Пищевые цепи и циркуляция загрязняющих

ВЕЩЕСТВ

Понятие простых и сложных пищевых цепей

 

Загрязнители окружающей среды перераспределяются в пространстве не только вследствие движения воздуха, воды и т.д., но и потому, что они попадают в пищу живым организмам. В этом случае их путь не может быть очень сложным. Например, небольшие количества ядов, применяемые на болотах для борьбы с комарами могут привести к гибели птиц, у которых эти концентрации увеличиваются в сотни и тысячи раз. Это происходит потому, что яд попал в пищевую цепь и переходит от одних организмов к другим, постепенно увеличивая свою концентрацию.

Простая пищевая цепь может состоять из двух звеньев: животные, получившие вредные вещества из окружающей среды и накопившие их в организме, идут в пищу другим животным, следовательно накопление вредных веществ в их организме будет возрастать.

Реально в природе существуют более сложные схемы пищевых цепей, которые являются многозвенными:

1 ЗВЕНО (поле, засеянное люцерной) - идет на корм телятам,

2 ЗВЕНО (продукция животноводства) - пища для людей,

3 ЗВЕНО (человек).

Следует иметь ввиду, что растения получают энергию от Солнца и трансформируют ее с помощью фотосинтеза.

Может существовать и пищевая цепь с уменьшенным количеством звеньев:

1 ЗВЕНО (поле, засеянное рисом) - пища для людей,

2 ЗВЕНО (человек).

Рассмотрим различные схемы многозвенных пищевых цепей.

ПЕРВАЯ СХЕМА:

1 ЗВЕНО (фитопланктон, преобразующий энергию Солнца фото-

синтезом),

2 ЗВЕНО (зоопланктон, потребляющий фитопланктон),

3 ЗВЕНО (рыбы, мелкие хищники, потребляющие зоопланктон),

4 ЗВЕНО (рыбы, большие хищники, потребляющие мелких),

5 ЗВЕНО (человек, потребляющий рыбу).

ВТОРАЯ СХЕМА:

1 ЗВЕНО (фитопланктон),

2 ЗВЕНО (зоопланктон),

3 ЗВЕНО (рыбы, потребляющие зоопланктон),

4 ЗВЕНО (рыбы, потребляющие рыб),

5 ЗВЕНО, которое заканчивает данную пищевую цепь, поскольку рыба

погибла, ее труп стал разлагаться, дал биогенные элементы

и стал началом новой пищевой цепи (смотри рисунок).

Все в природе может нормально существовать продолжительное время, если будет сохраняться баланс. Если образуется определенное количество органического вещества, то это же количество в течение какого-то времени должно разлагаться, использоваться.

 

В работе звеньев пищевых цепей, которые составляют ПИЩЕВУЮ СЕТЬ участвуют все живые организмы от бактерий до высших животных.

Растения, которые за счет солнечной энергии образуют органическое вещество, являющееся источником энергии для других, называются производителями энергии, или ПРОДУЦЕНТАМИ (производителями). Все остальные организмы, получающие энергию от Солнца, называются КОНСУМЕНТАМИ (консумо (греч.) - потребляю). Еще используется термин МИКРОФАГИ (мелкие пожиратели) и МАКРОФАГИ (крупные пожиратели). Таким образом, пищевую цепь можно представить еще следующим образом:

СОЛНЦЕ - ПЕРВИЧНЫЕ КОНСУМЕНТЫ - ВТОРИЧНЫЕ КОНСУМЕНТЫ и т.д.

Экологические пирамиды

 

Энергию, которую потребляют живые организмы можно представить в виде экологических пирамид по пищевым (ТРОФИЧЕСКИМ) уровням:

 

Третий пищевой уровень ЭНЕРГИЯ

ВТОРИЧНОГО КОНСУМЕНТА

 

 

Второй пищевой уровень ЭНЕРГИЯ

ПЕРВИЧНОГО КОНСУМЕНТА

 

 

Первый пищевой уровень ЭНЕРГИЯ ПРОДУЦЕНТА

 

 

Данная экологическая пирамида носит название ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ПИРАМИДЫ, построенной по трофическим уровням.

Следует иметь ввиду, что энергия более высокого трофического уровня составляет только 10% от энергии более низкого трофического уровня, например, второго уровня от первого.

Существуют также экологические пирамиды, построенные по биомассе (численности):

 

Третий уровень (звено) БИОМАССА

ВТОРИЧНОГО КОНСУМЕНТА

 

Второй уровень (звено) БИОМАССА

ПЕРВИЧНОГО КОНСУМЕНТА

 

 

Первый уровень (звено) БИОМАССА ПРОДУЦЕНТА

 

 

В некоторых случаях экологическая пирамида, построенная по биомассе (численности) может быть перевернутой, что имеет место в озерах и морях зимой, когда продуцента по массе меньше, чем консумента:

Второй уровень (звено) К О Н С У М Е Н Т

(зоопланктон)

Первый уровень (звено) ПРОДУЦЕНТ

(фитопланктон)

Более показательными в смысле описания пищевой (трофической) структуры данного сообщества организмов являются ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПИРАМИДЫ, поскольку энергия характеризуется скоростью прохождения массы пищи через пищевую цепь.

Поэтому на форму энергетической пирамиды не оказывают влияния изменения размеров различных особей в сообществе и интенсивность потребления ими пищи. Каждое сообщество особей, участвующих в единых пищевых цепях, может успешно характеризоваться ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ПИРАМИДОЙ. Она отражает трофическую (пищевую) структуру сообщества.

Трофическая структура является его фундаментальным свойством, которое весьма устойчиво. Так, если, например, в результате пожара или по другим причинам нарушилось соотношение между хищником и его жертвой - травоядным животным, то оно восстанавливается еще до того, как все виды, которые имелись здесь до бедствия, успеют восстановиться. Другим таким бедствием может быть и обработка инсектицидом. Следует иметь ввиду, что чем меньше размеры особи, тем больше пищи (энергии) на единицу массы нужно, чтобы его прокормить.

 

ЦИРКУЛЯЦИЯ ВЕЩЕСТВ

 

Схема многозвенной пищевой цепи, рассмотренная в п.2 может быть представлена как две пищевые цепи, одна из которых начинается с растения, а вторая - с имеющегося органического вещества в виде трупа.

Пищевая цепь, начинающаяся с растения, называется ПАСТБИЩНОЙ. Пищевая цепь, начинающаяся с имеющегося органического вещества, называется ДЕТРИТНОЙ (от лат. детерере - изнашиваться).

Детритом называтся органическое вещество, которое вовлечено в процесс разложения.

Детритная пищевая цепь имеет своим первым трофическим уровнем любые продукты распада органических веществ.

Производители-продуценты органических веществ в процессах фотосинтеза называются АВТОТРОФАМИ, то есть самопитающимися.

Тех, кто ими питается называют ГЕТЕРОТРОФАМИ (питаются автотрофами или другими гетеротрофами).

Таким образом, автотрофы являются продуцентами, а гетеротрофы - консументами.

Приводимые определения касаются функций организма, а не его вида. Так, например, человек является первичным консументом, если он вегетарианец, а если он питаеся мясом, то является консументом второго порядка. В любом случае человек является гетеротрофом.

Органическое вещество, которое перестало быть живым животным или растением должно быть разложено на составляющие элементы, которые должны снова и снова совершать циклы в природе, чтобы не останавливалась жизнь.

Процесс разложения органического вещества сложен и многоэтапен. В процесс разложения вовлечены как живые организмы (живое вещество), так и неживое (косное) вещество.

Разложение является результатом: 1. БИОТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ (био - жизнь),

АБИОТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ.

РАЗЛОЖЕНИЕМ называется любое биологическое окисление, дающее энергию.

Различают следующие типы разложения:

1. АЭРОБНОЕ (с использованием молекулярного кислорода, окислитель - О2),

2. АНАЭРОБНОЕ (бескислородное - когда окислителем является другое органическое или неорганическое вещество),

3. БРОЖЕНИЕ (анаэробное разложение, когда в качестве окислителя служит само окисляемое органическое вещество, например - дрожжи).

Многие бактерии универсальны - могут пользоваться как аэробным, так и анаэробным дыханием.

Микроорганизмы, участвующие в этих процессах называются САПРТРОФАМИ (сапрос (греч.) - гнилой).

Разложение происходит следующим образом: в клетках бактерий, а также в грибном мицелии вырабатываются специальные вещества - наборы ферментов. Эти вещества способствуют протеканию специфических химических реакций, когда они выделяются бактериями в мертвое вещество.

В процессе разложения образуются вещества, которые оказывают важное влияние на рост других организмов, находящихся в их окружении.

Вещества, выделяемые одним видом организмов, которые влияют на организмы других видов называются ВТОРИЧНЫМИ МЕТАБОЛИТАМИ. Вторичные метаболиты могут быть:

1. ИНГИБИТОРАМИ (от лат. ингебере - сдерживать. Пример -антибиотик пеницилин);

2. СТИМУЛЯТОРАМИ (различные витамины и другие вещества, способствующие росту).

Разложение органического вещества организмов, переставших быть живыми, зависит от степени их механического измельчения. Процессы разложения как и процессы фотосинтеза должны идти с определенной скоростью. Нарушение баланса в ту или иную сторону нарушает равновесие в природе. В настоящее время человек ускоряет процессы разложения в природе. Например, сжигание органических веществ, накопленных в горючих ископаемых, приводит к выбросам углекислого газа в атмосферу Земли, что приводит к изменению климата и ускорению разложения вещества.