Что называют трофическим уровнем
ТРОФИ́ЧЕСКИЙ У́РОВЕНЬ
Том 32. Москва, 2016, стр. 436-437
Скопировать библиографическую ссылку:
ТРОФИ́ЧЕСКИЙ У́РОВЕНЬ, совокупность организмов, объединяемых типом питания. Представление о Т. у. позволяет понять динамику потока энергии и определяющую его трофич. структуру. Автотрофные организмы (преим. зелёные растения) занимают первый Т. у. (продуценты), растительноядные животные – второй (консументы первого порядка), хищники, питающиеся растительноядными животными, – третий (консументы второго порядка), вторичные хищники – четвёртый (консументы третьего порядка). Организмы разных трофи ческих цепей, но получающие пищу через равное число звеньев в трофич. цепи находятся на одном Т. у. Так, питающиеся листьями люцерны корова и жук долгоносик рода ситона являются консументами первого порядка. Реальные взаимоотношения между Т. у. в сообществе очень сложны. Популяции одного и того же вида, участвуя в разл. трофич. цепях, могут находиться на разных Т. у., в зависимости от источника используемой энергии. На каждом Т. у. потреблённая пища ассимилируется не полностью, т. к. значит. часть её тратится на обмен веществ. Поэтому продукция организмов каждого последующего Т. у. всегда меньше продукции предыдущего Т. у. в среднем в 10 раз. Относит. количество энергии, передающейся от одного Т. у. к другому, называется экологической эффективностью сообщества или эффективностью трофич. цепи. Соотношение различных Т. у. (трофич. структуру) можно изобразить графически в виде экологической пирамид ы, основанием которой служит первый уровень (уровень продуцентов). Экологич. пирамида может быть трёх типов: 1) пирамида чисел – отражает численность отд. организмов на каждом уровне; 2) пирамида биомассы – общая сухая масса, энергосодержание или др. мера общего количества живого вещества; 3) пирамида энергии – величина потока энергии. Основание в пирамидах чисел и биомассы может быть меньше, чем последующие уровни (в зависимости от соотношения размеров продуцентов и консументов). Пирамида энергии всегда суживается кверху. В наземных экосистемах уменьшение количества доступной энергии обычно сопровождается уменьшением биомассы и численности особей на каждом трофич. уровне.
Трофический уровень. Пищевые цепи и трофические уровни
Пищевые цепи и трофические уровни считаются неотъемлемыми компонентами биологического круговорота. В нем участвует множество элементов. Далее подробнее рассмотрим трофические уровни экосистемы.
Терминология
Пищевая цепь – это перемещение энергии, которая заключена в растительной пище, посредством ряда организмов вследствие поедания ими друг друга. Только растения формируют из неорганического вещества органическое. Трофический уровень представляет собой комплекс организмов. Между ними происходит взаимодействие в процессе переноса питательных веществ и энергии от источника. Трофические цепи (трофический уровень) предполагают определенное положение организмов на той или иной ступени (звене) в ходе этого перемещения. Морские и наземные биологические структуры имеют множество различий. Одним из основных можно назвать то, что в первых пищевые цепи длиннее, чем во вторых.
Ступени
Первый трофический уровень представлен автотрофами. Их еще называют продуцентами. Второй трофический уровень составляют исходные консументы. На следующей ступени находятся консументы, которые потребляют растительноядные организмы. Эти потребители называются вторичными. К ним, например, относятся первичные хищники, плотоядные. Также в 3-й трофический уровень входят консументы 3-го порядка. Они потребляют, в свою очередь, более слабых хищников. Как правило, существует ограниченное число трофических уровней – 4 либо 5. Редко бывает более шести. Эта пищевая цепочка обычно замыкается редуцентами или деструкторами. Они представляют собой бактерии, микроорганизмы, которые разлагают органические остатки.
Консументы: общая информация
Они представляют собой не просто «едоков», которых содержит пищевая цепочка. Удовлетворение своих потребностей ими осуществляется посредством системы обратной (положительной) связи. Консументы оказывают влияние на трофические уровни экосистемы, находящиеся выше. Так, к примеру, потребление растительности в африканских саваннах крупными стадами антилоп вместе с пожарами в засушливый период способствует увеличению скорости возврата в почву питательных элементов. Впоследствии, во время сезона дождей, повышается восстановление травянистых насаждений и их продукция.
Структура
Пища, потребленная на каждом трофическом уровне, ассимилируется не полностью. Это обусловлено значительными ее потерями на этапах обменных процессов. В связи с этим продукция организмов, входящих в следующий трофический уровень, меньше, чем в предыдущем. Внутри биологической системы органические соединения, содержащие энергию, образуются автотрофными организмами. Эти вещества являются источником энергии и нужных компонентов для гетеротрофов. Простым является следующий пример: животное употребляет растения. В свою очередь, зверь может быть съеден другим более крупным представителем фауны. Так может осуществляться перенос энергии посредством нескольких организмов. Следующий употребляет предыдущий, поставляющий энергию и питательные элементы. Именно эта последовательность и образует пищевую цепь, в которой звеном выступает трофический уровень.
Продуценты 1 порядка
Исходный трофический уровень содержит автотрофные организмы. К ним в основном относят зеленые насаждения. У некоторых прокариот, в частности сине-зеленых водорослей, а также немногочисленных видов бактерий тоже есть способность к фотосинтезу. Однако их вклад в трофический уровень незначительный.
Консументы 1 порядка
Они потребляют первичные продуценты. Представлены они в качестве травоядных животных. Типичными представителями на суше считаются рептилии, насекомые, млекопитающие и птицы. К наиболее важным группам относят грызунов и копытных. Среди последних можно выделить пастбищных животных: овец, лошадей, КРС. В водных экосистемах (морских и пресных) в качестве травоядных форм выступают мелкие ракообразные и моллюски. Большинство из них – веслоногие и ветвистоусые раки, двустворчатые моллюски, крабовые личинки и прочие – питаются путем фильтрации первичных продуцентов из водяной толщи. Многие из них, совместно с простейшими, формируют основу зоопланктона, который потребляет фитопланктон. К первичным консументам относятся также растительные паразиты (грибы, животные, культуры).
Потребители 2, 3 порядков
Вторичные консументы потребляют травоядных. Это означает, что они уже входят в категорию плотоядных. К этой же группе относят и третичных консументов, поедающих, в свою очередь, вторичных. И те и другие потребители могут являться хищниками и охотиться, быть паразитами или питаться падалью, схватывать и убивать жертву.
Редуценты
Пищевые цепи могут быть двух видов. В частности, выделяют детритные и пастбищные структуры. Выше описаны примеры последних. В них на первом уровне присутствуют зеленые растения, на втором – пастбищные животные, на третьем – хищники. Однако в телах погибших растений и животных еще содержится энергия и «строительный материал» наряду с прижизненными выделениями (мочой и фекалиями). Все эти органические материалы подвергаются разложению за счет активности микроорганизмов – бактерий и грибов. Они живут на органических остатках как сапрофиты.
Детритофаги
Существенная роль в процессе гниения древесины принадлежит грибам. Ими выделяется фермент целлюлаза. Она смягчающе действует на древесину, что дает возможность проникать и поглощать материал мелким животным. Фрагменты разложившегося материала называются детритом. Им питаются многие мелкие живые организмы (детритофаги) и ускоряют процесс разрушения.
Пищевая сеть
В схемах систем каждый организм может быть представлен как потребляющий другие, принадлежащие к определенному типу. Но существующие в биологической структуре пищевые связи имеют намного более сложное строение. Это связано с тем, что животное может потреблять организмы разнообразных типов. При этом они могут принадлежать одной пищевой цепи или относиться к различным. Это особенно явно просматривается среди хищников, находящихся на высоких ступенях биологического круговорота. Существуют животные, которые потребляют других представителей фауны и растения одновременно. Такие особи относятся к категории всеядных. В частности, таким является и человек. В существующей биологической системе достаточно распространено переплетение пищевых цепей. В результате формируется новая многокомпонентная структура – сеть. В схеме могут быть отражены только некоторые из всех возможных связей. Как правило, она содержит только одного либо двух хищников, относящихся к верхним трофическим уровням. В потоке энергии и круговороте в рамках типичной структуры может существовать два пути обмена. С одной стороны взаимодействие осуществляется между хищниками, с другой – между редуцентами и детритоядными. Последние могут потреблять мертвых животных. При этом живые редуценты и детритоядные могут выступать в качестве пищи для хищников.
Пищевая цепь — определение, типы, значение, трофические уровни и схемы
Каждый организм должен получать энергию для жизни. Например, растения потребляют энергию солнца, животные питаются растениями, а некоторые животные питаются другими животными.
Что такое пищевая цепь?
Пищевая (трофическая) цепь – это последовательность того, кто кого ест в биологическом сообществе (экосистеме) для получения питательных веществ и энергии, поддерживающих жизнедеятельность. При рассмотрении круговорота веществ в экосистеме необходимо учитывать три основные группы организмов: продуценты, консументы и редуценты. Ниже вы сможете более подробно ознакомится с каждой из этих трех групп.
Автотрофы (продуценты)
Автотрофы – живые организмы, которые производят свою пищу, то есть собственные органические соединения, из простых молекул, таких как углекислый газ. Существует два основных типа автотрофов:
Автотрофы являются основой каждой экосистемы на планете. Они составляют большинство пищевых цепей и сетей, а энергия, получаемая в процессе фотосинтеза или хемосинтеза, поддерживает все остальные организмы экологических систем. Когда речь идет об их роли в пищевых цепях, автотрофы можно назвать продуцентами или производителями.
Гетеротрофы (консументы)
Гетеротрофы, также известные как потребители, 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.
Деструкторы (редуценты)
Следует упомянуть еще одну группу потребителей, хотя она не всегда фигурирует в схемах пищевых цепей. Эта группа состоит из редуцентов, организмов, которые перерабатываю мертвые органические вещества и отходы, превращаяя их в неорганические соединения.
Редуценты, как часть пищевой цепи, играют важную роль в поддержании здоровой экосистемы, поскольку благодаря им, в почву возвращаются питательные вещества и влага, которые в дальнейшем используется продуцентами.
Уровни пищевой (трофической) цепи
Пищевая цепь представляет собой линейную последовательность организмов, которые передают питательные вещества и энергию начиная с продуцентов и к высшим хищникам.
Трофический уровень организма – это положение, которое он занимает в пищевой цепи.
Первый трофический уровень
Пищевая цепь начинается с автотрофного организма или продуцента, производящего собственную пищу из первичного источника энергии, как правило, солнечной или энергии гидротермальных источников срединно-океанических хребтов. Например, фотосинтезирующие растения, хемосинтезирующие бактерии и археи.
Второй трофический уровень
Далее следуют организмы, которые питаются автотрофами. Эти организмы называются растительноядными животными или первичными потребителями и потребляют зеленые растения. Примеры включают насекомых, зайцев, овец, гусениц и даже коров.
Третий трофический уровень
Следующим звеном в пищевой цепи являются животные, которые едят травоядных животных – их называют вторичными потребителями или плотоядными (хищными) животными (например, змея, которая питается зайцами или грызунами).
Четвертый трофический уровень
В свою очередь, этих животных едят более крупные хищники – третичные потребители (к примеру, сова ест змей).
Пятый трофический уровень
Третичных потребителей едят четвертичные потребители (например, ястреб ест сов).
Когда какой-либо организм умирает, его в конце концов съедают детритофаги (такие, как гиены, стервятники, черви, крабы и т.д.), а остальная часть разлагается с помощью редуцентов (в основном, бактерий и грибов), и обмен энергией продолжается.
Стрелки в пищевой цепи показывают поток энергии, от солнца или гидротермальных источников до высших хищников. По мере того, как энергия перетекает из организма в организм, она теряется на каждом звене цепи. Совокупность многих пищевых цепей называется пищевой сетью.
Положение некоторых организмов в пищевой цепи может варьироваться, поскольку их рацион отличается. Например, когда медведь ест ягоды, он выступает как растительноядное животное. Когда он съедает грызуна, питающегося растениями, то становиться первичным хищником. Когда медведь ест лосося, то выступает суперхищником (это связано с тем, что лосось является первичным хищником, поскольку он питается селедкой, а она ест зоопланктон, который питается фитопланктоном, вырабатывающим собственную энергию благодаря солнечному свету). Подумайте о том, как меняется место людей в пищевой цепи, даже часто в течение одного приема пищи.
Типы пищевых цепей
В природе, как правило, выделяют два типа пищевых цепей:
Пастбищная пищевая цепь
Этот тип пищевой цепи начинается с живых зеленых растений, предназначенных для питания растительноядных животных, которыми питаются хищники. Экосистемы с таким типом цепи напрямую зависят от солнечной энергии.
Таким образом, пастбищный тип пищевой цепи зависит от автотрофного захвата энергии и перемещения ее по звеньям цепи. Большинство экосистем в природе следуют этому типу пищевой цепи.
Примеры пастбищной пищевой цепи:
Трава → Кузнечик → Птица → Ястреб;
Растения → Заяц → Лиса → Лев.
Детритная пищевая цепь
Этот тип пищевой цепи начинается с разлагающегося органического материала – детрита – который употребляют детритофаги. Затем, детритофагами питаются хищники. Таким образом, подобные пищевые цепи меньше зависят от прямой солнечной энергии, чем пастбищные. Главное для них – приток органических веществ, производимых в другой системе.
К примеру, такой тип пищевой цепи встречается в разлагающейся подстилке умеренного леса.
Энергия в пищевой цепи
Энергия переносится между трофическими уровнями, когда один организм питается другим и получает от него питательные вещества. Однако это движение энергии неэффективное, и эта неэффективность ограничивает протяженность пищевых цепей.
Когда энергия входит в трофический уровень, часть ее сохраняется как биомасса, как часть тела организмов. Эта энергия доступна для следующего трофического уровня. Как правило, только около 10% энергии, которая хранится в виде биомассы на одном трофическом уровне, сохраняется в виде биомассы на следующем уровне.
Этот принцип частичного переноса энергии ограничивает длину пищевых цепей, которые, как правило, имеют 3-6 уровней.
На каждом уровне, энергия теряется в виде тепла, а также в форме отходов и отмершей материи, которые используют редуценты.
Почему так много энергии выходит из пищевой сети между одним трофическим уровнем и другим? Вот несколько основных причин неэффективной передачи энергии:
Итак, ни одна из энергий на самом деле не исчезает – все это в конечном итоге приводит к выделению тепла.
Значение пищевой цепи
В любой пищевой цепи, энергия теряется каждый раз, когда один организм потребляется другим. В связи с этим, должно быть намного больше растений, чем растительноядных животных. Автотрофов существует больше, чем гетеротрофов, и поэтому большинство из них являются растительноядными, нежели хищниками. Хотя между животными существует острая конкуренция, все они взаимосвязаны. Когда один вид вымирает, это может воздействовать на множество других видов и иметь непредсказуемые последствия.
Трофический уровень – определение и примеры
Определение трофического уровня
Трофический уровень – это группа организмов в пределах экосистема которые занимают один и тот же уровень в пищевой цепи. В пищевой цепи существует пять основных трофических уровней, каждый из которых отличается по своим питательным отношениям с основным источником энергии. Основным источником энергии в любой экосистеме является Солнце (хотя в глубоководных экосистемах есть исключения).
Солнечное излучение Солнца обеспечивает ввод энергии, которая используется первичными производителями, также известными как автотрофы. Основными производителями обычно являются растения и водоросли, которые выполняют фотосинтез для того, чтобы изготовить собственный источник пищи. Первичные производители составляют первый трофический уровень.
Остальные трофические уровни состоят из потребителей, также известных как гетеротрофы; гетеротрофы не могут производить свою собственную пищу, поэтому должны потреблять другие организмы, чтобы получить пищу.
Второй трофический уровень состоит из травоядных, эти организмы получают энергию, потребляя первичных продуцентов и называются первичными потребителями.
Трофические уровни три, четыре и пять состоят из плотоядных и всеядных. Плотоядные животные – это животные, которые выживают только благодаря еду других животных, тогда как всеядные животные едят животных и растение материал.
Трофический уровень три состоит из хищников и всеядных, которые питаются травоядными; это вторичные потребители.
Четвертый трофический уровень содержит хищников и всеядных, которые питаются вторичными потребителями и известны как третичные потребители.
Трофический пятый уровень состоит из вершинных хищников; Эти животные не имеют естественных хищников и поэтому находятся на вершине пищевой цепи.
Благодаря тому, что энергия используется при ее передаче между уровнями, общая биомасса организмов на каждом трофическом уровне уменьшается снизу вверх. Только около 10% потребляемой энергии превращается в биомассу, тогда как остальная часть теряется в виде тепла, а также для движения и других биологических функций. Из-за этой постепенной потери энергии биомасса каждого трофического уровня часто рассматривается как пирамида, называемая трофической пирамидой.
Важно отметить, что организмы на трофических уровнях естественных экосистем, как правило, не образуют однородную цепь и что многие животные могут иметь несколько жертв и множество хищников; поэтому нелинейные взаимодействия трофических уровней лучше всего рассматривать как пищевую сеть, а не как пищевую цепь. Однако нарушение в пределах одного из трофических уровней, например, вымирание хищника, или введение нового вид, может иметь радикальный эффект как на нижних, так и на высоких трофических уровнях.
Примеры Трофического Уровня
Основные производители
Первичные производители, или «автотрофы», – это организмы, которые производят биомассу из неорганических соединений. Как правило, это фотосинтезирующие организмы, такие как растения или водоросли, которые преобразуют энергию солнца, используя углекислый газ и воду, в глюкозу. Затем эта глюкоза накапливается в растении в виде энергии и кислорода, который выделяется в атмосферу.
В наземных экосистемах почти вся первичная продукция происходит от сосудистых растений, таких как деревья, папоротники и цветущие растения. В морских экосистемах водоросли и водоросли играют роль первичной продукции.
Есть также некоторые глубоководные первичные продуценты, которые выполняют окисление химических неорганических соединений вместо использования фотосинтеза; Эти организмы называются «хемоавтотрофами».
Основные потребители
Основными потребителями являются травоядные, то есть животные, которые приспособлены к потреблению и перевариванию растений и водорослей (автотрофы). Травоядные обычно делятся на две категории: травоядные, такие как коровы, овцы и кролики, рационы которых составляют не менее 90% травы, и броузеры, такие как олени и козы, рационы которых составляют не менее 90% листьев или веток деревьев.
Первичные потребители также могут потреблять другие виды растительного материала. Многие летучие мыши, птицы и обезьяны едят фрукты (фрукты); птицы, насекомые, летучие мыши и паукообразные (пауки) питаются нектаром (нектарными животными); а термиты и жуки едят дрова (ксилофаги).
В морских экосистемах основными потребителями являются зоопланктон крошечные ракообразные, которые питаются фотосинтезирующими водорослями, известными как фитопланктон.
Вторичные потребители
Вторичные потребители на трофическом уровне три – плотоядные и всеядные, которые получают по меньшей мере часть своих питательных веществ из ткань травоядных. Это включает животных и плотоядных растений, которые питаются травоядными насекомыми (насекомоядными).
Вторичными потребителями обычно являются мелкие животные, рыбы и птицы, такие как лягушки, ласки и змеи, хотя более крупные хищники, такие как львы и орлы, могут потреблять травоядных животных и также могут существовать на втором трофическом уровне экосистемы.
В морских экосистемах все виды, которые потребляют зоопланктон, являются вторичными потребителями; это колеблется от медузы до мелкой рыбы, такой как сардины и более крупные ракообразные, такие как крабы и омары, а также киты, которые фильтруют корм и греются акулы.
Третичные потребители
Третичные потребители приобретают энергию, поедая других плотоядных, но на них можно охотиться. Совы являются примером третичных потребителей; хотя они питаются мышами и другими травоядными, они также едят вторичных потребителей, таких как гормоны. В свою очередь, на совы могут охотиться орлы и ястребы, и поэтому они не являются хищниками вершины.
Апекс Хищники
Хищники вершины – организмы наверху пищевой цепи, и у которых нет никаких естественных хищников. Орлы, волки, крупные кошки, такие как львы, ягуары и гепарды, и морские животные, такие как акулы, тунец, косатки и дельфины, являются примерами вершинных хищников, хотя их гораздо больше. У хищников вершины часто есть определенные приспособления, которые делают их очень эффективными охотниками, такими как острый зубы и когти, скорость, ловкость и скрытность; иногда они работают в группах, увеличивая успех их охотничьих способностей. Однако, не все хищники вершины – злые охотники. Китовые акулы являются крупными кормушками, потребляя только мелкую рыбу и планктон, хотя, поскольку у них нет естественных хищников, они являются главными хищниками в своей среде.
Хищники вершины играют чрезвычайно важную роль в экосистеме; через хищничество они контролируют популяции нижних трофических уровней. Если хищники вершины удалены из экосистемы, организмы, такие как пасущиеся травоядные животные, могут перенаселяться, что приводит к интенсивному выпасу и давлению на растения в среде обитания. Если имеется меньше доступных растительных ресурсов, пострадают другие организмы, которые зависят от растений (хотя на хищника вершины не охотятся), такие как насекомые и мелкие млекопитающие. Население снижается, и, в свою очередь, может повлиять на все трофические уровни в экосистеме. Это нарушение называется нисходящим трофическим каскадом и может привести к коллапсу экосистемы.
Проверьте свои знания
1. Приблизительно сколько энергии, потребляемой на каждом трофическом уровне, преобразуется в биомассу?A. 10%B. 30%C. 50%D. 100%
Ответ на вопрос № 1
верно. Только около 10% энергии, потребляемой на каждом трофическом уровне, преобразуется в биомассу; остальное теряется в виде тепла и используется для выполнения биологических функций.
2. А основной потребитель съедает:A. ТравоядныеB. ПлотоядныеC. Растительный материалD. насекомые
Ответ на вопрос № 2
С верно. Основными потребителями являются травоядные; они берут все свое питание от первичных производителей (растительный материал)
3. Сине-зеленые водоросли являются примером:A. автотрофного B. гетеротроф C. Chemoautotroph D. редуцент
Ответ на вопрос № 3
верно. Первичные производители, которые получают энергию от солнца, также известны как «автотрофы». Водоросли существуют в качестве основных производителей в морских экосистемах.
4. Что из перечисленного НЕ является хищником вершины?A. тунецB. леопардC. ястребD. буйвол
Ответ на вопрос № 3
D верно. Буффало – травоядные; они находятся у основных потребителей на втором трофическом уровне пищевой цепи.