Трофическая структура экосистемы

Что такое трофическая структура

Изучение трофических структур в биологии началось в XIX веке. Один из первых ученых, который занимался этой темой, был немецкий зоолог Эрнст Геккель — именно ему приписывают авторство термина «экология».

В 1927 году американский эколог Чарльз Элтон первым предложил изображать трофические взаимоотношения между организмами в виде специальных схем. С его работ началось активное использование словосочетание «цепь питания».

В 1935 году английский ботаник Артур Тенсли ввел в научный обиход термин «экосистема».

Основы изучения биоэнергетики экосистем заложил американский эколог Рэймонд Линдеман. Им была разработана концепция «экологической эффективности», которая описывает эффективность передачи энергии от одного уровня питания к другому.

С тех пор исследования трофических структур в биологии продолжаются, и современные ученые используют различные методы и технологии для того, чтобы изучать эти зависимости в различных экосистемах.

Трофическая структура также отражает уровень продуктивности экологической системы и ее устойчивость к изменениям внешних условий.

По типу питания живые организмы делятся на автотрофов и гетеротрофов. Первые синтезируют свою пищу, вторые потребляют органику, но не производят ее.

Также называются продуцентами. Являются основой пищевой цепочки и обеспечивают энергию для всех других звеньев трофической цепи.

Делятся на два вида:

• фототрофы — используют солнечную энергию;
• хемотрофы — получают энергию от химических реакций.

Источник: natworld.info

Источник: slideserve.com

Гетеротрофы делятся на два типа:

1. Консументы — это организмы, которые потребляют готовые органические вещества, но не способны разлагать их.
2. Редуценты — разлагают органику, превращая ее в неорганические вещества.

Среди консументов выделяют три группы животных:

1. Травоядные — едят только растительную пищу, например, траву, листья, фрукты и овощи. Например, к ним относятся козы, олени, зайцы, коровы, панды.
2. Хищники — используют в качестве пищи других животных. Это очень разнообразная группа. В нее входят такие огромные и свирепые хищники, как волки, пантеры, крокодилы, удавы. И в то же время к хищникам относятся и множество мелких животных, в том числе многие виды насекомых — например, пауки и стрекозы. Хищники играют важную роль в регулировании численности животных в природе.
3. Всеядные животные — едят как растительную, так и животную пищу. Примеры всеядных насекомых — муравьи и тараканы. Примеры всеядных млекопитающих — свиньи, белки, барсуки, мыши.

Редуценты помогают поддерживать здоровье экосистемы, удаляя органические отходы и превращая их в необходимые элементы питания для других организмов. Они также помогают предотвратить накопление отходов и контролировать распространение болезней и паразитов.

Характеристика

Существует три основных типа трофических структур:

• прямая;
• косвенная;
• смешанная.

Прямая трофическая структура характеризуется тем, что энергия передается от продуцентов (например, растений) к потребителям (например, травоядным животным), а затем к хищникам. Это означает, что каждый последующий уровень питания потребляет организмы предыдущего уровня.

Косвенная трофическая структура характеризуется тем, что энергия передается от продуцентов к потребителям через несколько промежуточных уровней.

Смешанная трофическая структура характеризуется тем, что в ней существуют как прямые, так и косвенные связи питания.

Кроме того, трофические структуры могут быть различными по сложности и размеру. Например, в маленькой пресной водной экосистеме может существовать только несколько видов организмов, образующих простую цепь питания. В то же время, в океанической экосистеме существует множество различных видов организмов, образующих сложные и переплетенные трофические цепи.

Существуют разные классификации трофических цепей.

По количеству уровней выделяют цепи:

1. Простые — состоят из трех уровней. Чаще всего это растения, травоядные виды и хищники. Первый уровень состоит из продуцентов — например, это травянистая растительность. На втором уровне растения съедаются кроликами. На третьем — кролики становятся пищей для лис.
2. Сложная — это цепочка, которая строится из множества уровней. Например, в лесной экосистеме растения синтезируют органику из углекислого газа с помощи энергии Солнца. Затем эту растительность поедают насекомые — например, жуки. Их съедают мелкие птицы, которые в свою очередь могут быть добычей для хищных млекопитающих или более крупных птиц.

По преобладанию типа питания:

1. Пастбищная — в данном случае преобладают процессы поедания продуцентов растительноядными животными. Верхние уровни данной трофической цепи представлены хищниками разных порядков.
2. Детритная — при данном типе цепи наиболее распространенными являются процессы разложения органических веществ. Детритные цепи часто встречаются в лесу. Здесь обильная растительность активно разлагается с помощью детритофагов, в качестве которых выступают грибы и бактерии.

Также существует классификация по типам экосистем — например, выделяют лесные, морские, луговые и иные трофические структуры.

В трофические цепи могут быть включены паразиты — живые существа, использующие другие организмы в качестве источника питания и часто живущие в них. Классическими примерами паразитов являются разные виды глистов.

Трофическая структура в экосистемах может быть различной, но все они основаны на пищевой цепи, которая показывает, как организмы получают пищу и как они связаны друг с другом в экосистеме.

Источник: travelask.ru

Каждый следующий трофический уровень содержит меньше организмов, чем предыдущий, так как энергия, полученная от пищи, теряется при каждом передаче от одного организма к другому.

Значение

Трофические структуры имеют огромное значение в природе, так как они определяют взаимодействие между различными видами живых организмов в экосистеме.

Функции:

1. Регуляция численности — трофические структуры регулируют численность популяций. Например, если происходит увеличение численности хищников, то это может привести к уменьшению количества их добычи.
2. Передача энергии — продуценты получают энергию от солнечного света и используют ее для производства органических веществ. Затем энергия передается от одного трофического уровня к другому, когда организмы потребляют друг друга. При каждом переходе от одного уровня к другому, часть энергии теряется в виде тепла. Это означает, что каждый последующий уровень питания получает меньше энергии, чем предыдущий. Таким способом цепи питания помогают оптимизировать передачу энергии в экосистеме.
3. Поддержание биоразнообразия — трофические структуры помогают поддерживать баланс в экологических системах, сохраняя таким образом биологическое разнообразие.

Примеры

Трофическая структура в экосистемах может быть различной в зависимости от многих факторов, таких как климат, географическое расположение, тип почвы и многое другое.

Примеры трофических структур в разных экосистемах:

1. Лесные экосистемы — основными источниками питания являются разнообразные виды растительности, в том числе это листва и кора деревьев, травянистые растения, кустарники, ягоды. Ими питаются разнообразные видов животных — зайцы, белки, мыши, ежи. В свою очередь, на этих животных охотятся хищники — волки, лисы, совы.
2. Морские экосистемы — первый уровень трофической структуры представлен планктоном. Его поедают мелкие рыбы и членистоногие, которые в свою очередь являются пищей для крупных рыб и морских млекопитающих. Также в морских экосистемах есть детритофаги, которые питаются остатками органики на дне моря.
3. Пустынные экосистемы — в качестве продуцентов выступают суккуленты и растения, которые могут расти в оазисах. Их поедают мелкие грызуны, такие как хорьки и тушканчики. Эти грызуны служат пищей для змей и ящериц, которых в свою очередь поедают более крупные хищники — например, вараны и орланы.
4. Тундровые экосистемы — на первом трофическом уровне находятся лишайники и мхи, которые могут расти на голой земле. Они служат пищей для мелких грызунов, таких как лемминги и мыши. В свою очередь, эти грызуны могут быть пищей для хищников, таких как медведи и волки.

Пример структуры простой пищевой цепи:

1. Продуценты — травянистые растения производят органику из неорганических веществ.
2. Первичные потребители — жуки-листоеды питаются травянистыми растениями.
3. Хищники 1-го порядка — птицы семейства воробьиных поедают жуков-листоедов.

Пример строения длинной пищевой цепи:

1. Продуценты — фитопланктон синтезирует органические вещества из неорганических.
2. Первичные потребители — зоопланктон (мелкие рачки, коловратки) поедают фитоплактон.
3. Хищники 1-го порядка — медузы питаются зоопланктоном и сами являются макрозоопланктоном.
4. Хищники 2-го порядка — медуз поедают многие рыбы, в том числе тунцы.
5. Хищники 3-го порядка — тунцов поедают некоторые виды акул и рыба-меч.