§ 37. Структура пищевых связей и их роль в сообществе

Определения и обозначения

Пищевая цепь — последовательность организмов, в которой каждый предыдущий служит пищей следующему. По цепи передаются органическое вещество и заключённая в нём энергия. Цепь помогает проследить, откуда организм получает пищу и кому он сам может стать пищей.

Пищевая сеть — совокупность взаимосвязанных пищевых цепей одного сообщества. Она показывает, что виды часто питаются несколькими организмами и сами могут быть пищей для разных потребителей. Сеть точнее, чем отдельная цепь, отражает многообразие питания в сообществе.

Пищевая связь — отношение между организмами, при котором один организм служит пищей другому. Стрелку проводят от пищевого объекта к потребителю: например, «трава → заяц». Это обозначение показывает направление передачи вещества и энергии, а не то, куда движется животное.

Трофический уровень — положение организма в пищевой цепи, определяемое тем, как он получает пищу. Продуценты занимают первый уровень, питающиеся ими консументы — следующий. Понятие помогает сравнивать роли организмов и прослеживать передачу вещества и энергии по цепи.

Как это устроено

Пищевые цепи начинаются с продуцентов — организмов, создающих органическое вещество из неорганического. Растения и водоросли используют энергию света, а некоторые бактерии — энергию химических реакций. Без этого первичного образования органического вещества консументам было бы нечем питаться, поэтому продуценты составляют основу большинства цепей.

Консументы получают готовое органическое вещество, поедая другие организмы. Консументы первого порядка питаются непосредственно продуцентами, например гусеница — листьями; консументы второго и последующих порядков питаются консументами предыдущего уровня. Такое деление показывает, через сколько звеньев проходит пища от продуцента к конкретному потребителю.

Редуценты — прежде всего бактерии и грибы — разлагают мёртвые остатки организмов и продукты их жизнедеятельности. В ходе разложения сложные органические вещества превращаются в неорганические. Эти вещества снова становятся доступными продуцентам, поэтому редуценты связывают питание организмов с круговоротом веществ.

В сообществе один и тот же вид может питаться разными организмами и сам становиться добычей нескольких видов. Из-за этого отдельные цепи имеют общие звенья и переплетаются в пищевую сеть. Сеть отражает реальные связи лучше, потому что изменение питания одного вида может затронуть сразу несколько цепей.

При переходе от одного трофического уровня к следующему часть вещества расходуется на жизнедеятельность, а часть энергии рассеивается в виде тепла. Поэтому до следующего уровня доходит лишь часть исходных ресурсов. Чем длиннее цепь, тем меньше энергии остаётся её дальним звеньям, и этим объясняется, почему пищевые цепи обычно ограничены по длине.

Роли организмов и особенности пищевых связей в сообществе

Чтобы определить роль организма, сначала выясните, откуда он получает органическое вещество: создаёт его сам, поедает другие организмы или разлагает остатки. Затем проследите его место в цепи. Редуценты не всегда изображаются отдельным последним звеном, потому что разлагают остатки организмов с разных трофических уровней.

Разбор задач

1. Составить пищевую цепь из организмов: трава, кузнечик, лягушка.

Нужно расположить три организма по тому, кто кем питается. Трава служит пищей кузнечику, а кузнечик — лягушке. Стрелки направим от пищи к потребителю, то есть по ходу передачи вещества и энергии.

1. Определяем пищевой объект: кузнечик ест траву.
2. Записываем первую связь от травы к кузнечику.
3. Добавляем связь от кузнечика к лягушке, которая его поедает.

Ответ: трава → кузнечик → лягушка. Трава здесь является продуцентом, а кузнечик и лягушка — консументами разных порядков.

2. Для цепи «зерно → мышь → сова» определить продуцента, консументов и трофические уровни.

Зерно — часть растения, которое образовало органическое вещество, поэтому начальное звено относится к продуцентам. Мышь получает готовое вещество, питаясь зерном, а сова — питаясь мышью. Порядок уровней отсчитываем от продуцента, а не от того, насколько крупным или сильным кажется организм.

1. На первом месте в цепи стоит зерно, значит, это продуцент первого трофического уровня.
2. Мышь питается продуцентом, поэтому она консумент первого порядка и занимает второй уровень.
3. Сова питается мышью, поэтому она консумент второго порядка и занимает третий уровень.

Ответ: зерно — продуцент, первый уровень; мышь — консумент первого порядка, второй уровень; сова — консумент второго порядка, третий уровень.

3. В сообществе луга заданы связи: трава служит пищей зайцу и мыши; мышь — пищей сове и лисе; заяц — пищей лисе. Построить пищевую сеть и объяснить возможные последствия уменьшения численности мышей.

Каждую заданную связь показываем отдельной стрелкой от пищи к потребителю. Затем объединяем стрелки, у которых совпадает вид, и получаем сеть, а не одну длинную цепь. При уменьшении числа мышей пищи станет меньше у совы и лисы, но последствия будут зависеть и от других доступных связей.

1. Записываем две связи от травы: трава → заяц и трава → мышь.
2. Добавляем связи от мыши: мышь → сова и мышь → лиса.
3. Добавляем связь заяц → лиса; все пять стрелок вместе образуют пищевую сеть.
4. Проверяем, какие виды связаны с мышью: сова и лиса могут испытывать нехватку пищи, а лиса может чаще использовать зайца как альтернативную добычу.

Ответ: сеть состоит из связей трава → заяц, трава → мышь, мышь → сова, мышь → лиса и заяц → лиса. Снижение численности мышей может ухудшить положение сов и изменить питание лис; наличие зайцев частично смягчает последствия для лис, но не позволяет точно предсказать изменения без дополнительных данных.

Типичные ошибки

Стрелка от потребителя к пище. Так направлять её неверно: стрелка показывает перенос вещества и энергии от пищевого объекта к тому, кто его ест. Путаница возникает, если воспринимать стрелку как указание на охоту. Проверьте себя вопросом «кто получает пищу?» — к этому организму должна вести стрелка.

Пищевая цепь как замкнутый круг. Цепь показывает последовательную передачу органического вещества, а не возвращение к первому организму. За круговорот веществ отвечает более сложная система связей, в том числе работа редуцентов. Если схема замкнута стрелкой обратно к продуценту, проверьте, не смешаны ли понятия цепи и круговорота.

Смешение консументов и редуцентов. Консументы получают пищу, поедая организмы, а редуценты разлагают мёртвое органическое вещество и отходы. Их могут путать, потому что обе группы используют готовое органическое вещество. Чтобы проверить ответ, выясните, питается ли организм добычей или именно разлагает остатки.

Представление, что у вида всегда один трофический уровень. В разных цепях один организм может питаться разной пищей, поэтому его положение меняется. Ошибка появляется, когда роль вида определяют без учёта конкретной связи. Проверяйте уровень по данной цепи: сначала найдите продуцента, затем последовательно считайте звенья.

Связь с другими темами

Для понимания пищевых связей нужно различать продуцентов, консументов и редуцентов и знать, как организмы участвуют в круговороте веществ. Эти понятия помогают увидеть, что пища не просто переходит от одного организма к другому: вещества затем возвращаются в среду и снова используются продуцентами. Пищевые сети применяют при изучении устойчивости экосистем и последствий исчезновения видов. По ним можно проследить, как изменение численности одного организма влияет на доступность пищи и численность связанных с ним видов.

Что запомнить

• Пищевая сеть объединяет взаимосвязанные пищевые цепи сообщества.
• Стрелка в пищевой цепи направлена от пищи к потребителю.
• Продуценты создают органическое вещество.
• Консументы получают органическое вещество, питаясь другими организмами.
• Редуценты разлагают органические остатки до неорганических веществ.
• При переходе по пищевой цепи часть энергии рассеивается.