Харчовий ланцюг - визначення, типи, значення, трофічні рівні та схеми

Кожен організм повинен отримувати енергію життя. Наприклад, рослини споживають енергію сонця, тварини харчуються рослинами, а деякі тварини харчуються іншими тваринами.

Що таке харчовий ланцюг?

Харчовий (трофічний) ланцюг — це послідовність того, хто кого їсть у біологічному співтоваристві (екосистемі) для отримання поживних речовин та енергії, що підтримують життєдіяльність. При розгляді кругообігу речовин в екосистемі необхідно враховувати три основні групи організмів: продуценти, консументи та редуценти. Нижче ви зможете детальніше ознайомитися з кожною з цих трьох груп.

Автотрофи (продуценти)

Автотрофи - живі організми, які виробляють свою їжу, тобто власні органічні сполуки з простих молекул, таких як вуглекислий газ. Існує два основних типи автотрофів:

• Фотоавтотрофи (фотосинтезують організми) такі, як рослини, переробляють енергію сонячного світла для отримання органічних сполук - цукрів - з вуглекислого газу в процесі фотосинтезу. Іншими прикладами фотоавтотрофів є водорості та ціанобактерії.
• Хемоавтотрофи одержують органічні речовини завдяки хімічним реакціям, у яких задіяні неорганічні сполуки (водень, сірководень, аміак тощо). Цей процес називається хемосинтезом.

Автотрофи є основою кожної екосистеми планети. Вони становлять більшість харчових ланцюгів і мереж, а енергія, одержувана у процесі фотосинтезу чи хемосинтезу, підтримує й інші організми екологічних систем.Коли йдеться про їхню роль у харчових ланцюгах, автотрофи можна назвати продуцентами чи виробниками.

Гетеротрофи (консументи)

Гетеротрофи, також відомі як споживачі, не можуть використовувати сонячну або хімічну енергію для виробництва власної їжі з вуглекислого газу. Натомість, гетеротрофи отримують енергію, споживаючи інші організми або їх побічні продукти.

Люди, тварини, гриби та багато бактерій — гетеротрофи. Їх роль харчових ланцюгах полягає у споживанні інших живих організмів. Існує безліч видів гетеротрофів з різними екологічними ролями: від комах та рослин до хижаків та грибів.

Деструктори (редуценти)

Слід згадати ще одну групу споживачів, хоча вона не завжди фігурує у схемах харчових кіл. Ця група складається з редуцентів, організмів, які переробляю мертві органічні речовини та відходи, перетворюючи їх на неорганічні сполуки.

Редуценти іноді вважаються окремим трофічним рівнем. Як група вони живляться відмерлими організмами, що надходять на різних трофічних рівнях. (Наприклад, вони здатні переробляти рослинну речовину, що розкладається, тіло недоїденої хижаками білки або останки померлого орла.) У певному сенсі, трофічний рівень редуцентів проходить паралельно стандартній ієрархії первинних, вторинних і третинних споживачів. Гриби та бактерії є ключовими редуцентами у багатьох екосистемах.

Редуценти, як частина харчового ланцюга, відіграють важливу роль у підтримці здорової екосистеми, оскільки завдяки їм у ґрунт повертаються поживні речовини та волога, які надалі використовуються продуцентами.

Рівні харчового (трофічного) ланцюга

Харчовий ланцюг є лінійною послідовністю організмів, які передають поживні речовини та енергію починаючи з продуцентів і до вищих хижаків.

Трофічний рівень організму - це становище, яке він займає в харчовому ланцюзі.

Перший трофічний рівень

Харчовий ланцюг починається з автотрофного організму чи продуцентащо виробляє власну їжу з первинного джерела енергії, як правило, сонячної або енергії гідротермальних джерел серединно-океанічних хребтів. Наприклад, фотосинтезуючі рослини, хемосинтезуючі бактерії та археї.

Другий трофічний рівень

Далі йдуть організми, які харчуються автотрофами. Ці організми називаються рослиноїдними тваринами або первинними споживачами та споживають зелені рослини. Приклади включають комах, зайців, овець, гусениць і навіть корів.

Третій трофічний рівень

Наступною ланкою в харчовому ланцюгу є тварини, які їдять травоїдних тварин - їх називають вторинними споживачами або м'ясоїдними (хижими) тваринами (наприклад, змія, яка харчується зайцями чи гризунами).

Четвертий трофічний рівень

У свою чергу, цих тварин їдять більші хижаки. третинні споживачі (наприклад, сова їсть змій).

П'ятий трофічний рівень

Третинних споживачів їдять четвертинні споживачі (наприклад, яструб їсть сов).

Кожен харчовий ланцюг закінчується вищим хижаком або суперхижаком - тваринам без природних ворогів (наприклад, крокодил, білий ведмідь, акула тощо). Вони є господарями своїх екосистем.

Коли якийсь організм вмирає, його врешті-решт з'їдають детритофаги (такі, як гієни, стерв'ятники, хробаки, краби тощо), а решта розкладається за допомогою редуцентів (в основному, бактерій та грибів), та обмін енергією продовжується.

Стрілки в харчовому ланцюзі показують потік енергії від сонця або гідротермальних джерел до вищих хижаків. У міру того, як енергія перетікає з організму в організм, вона втрачається на кожній ланці ланцюга. Сукупність багатьох харчових ланцюгів називається харчовою мережею.

Положення деяких організмів у харчовому ланцюгу може змінюватись, оскільки їх раціон відрізняється. Наприклад, коли ведмідь їсть ягоди, він виступає як рослиноїдна тварина. Коли він з'їдає гризуна, який харчується рослинами, то стає первинним хижаком. Коли ведмідь їсть лосося, то виступає суперхижаком (це пов'язано з тим, що лосось є первинним хижаком, оскільки він харчується оселедцем, а він їсть зоопланктон, який живиться фітопланктоном, що виробляє власну енергію завдяки сонячному світлу). Подумайте про те, як змінюється місце людей у ​​харчовому ланцюзі, навіть часто протягом одного прийому їжі.

Типи харчових ланцюгів

У природі, як правило, виділяють два типи харчових ланцюгів:

Пасовищний харчовий ланцюг

Цей тип харчового ланцюга починається з живих зелених рослин, призначених для харчування рослиноїдних тварин, якими живляться хижаки. Екосистеми з таким типом ланцюга залежать від сонячної енергії.

Таким чином, пасовищний тип харчового ланцюга залежить від автотрофного захоплення енергії та переміщення її ланками ланцюга. Більшість екосистем у природі дотримуються цього типу харчового ланцюга.

Приклади пасовищного харчового ланцюга:

Трава → Коник → Птах → Яструб;

Рослини → Заєць → Ліса → Лев.

Детритний харчовий ланцюг

Цей тип харчового ланцюга починається з органічного матеріалу, що розкладається, — який вживають детритофаги. Потім, детритофагами харчуються хижаки. .

Наприклад, такий тип харчового ланцюга зустрічається в підстилці помірного лісу, що розкладається.

Енергія в харчовому ланцюзі

Енергія переноситься між трофічними рівнями, коли один організм живиться іншим і отримує від нього поживні речовини.

Коли енергія входить у трофічний рівень, частина її зберігається як біомаса, як частина тіла організмів. Ця енергія доступна для наступного трофічного рівня. наступному рівні.

Цей принцип часткового перенесення енергії обмежує довжину харчових ланцюгів, які зазвичай мають 3-6 рівнів.

На кожному рівні, енергія втрачається у вигляді тепла, а також у формі відходів та відмерлої матерії, які використовують редуценти.

Чому так багато енергії виходить із харчової мережі між одним трофічним рівнем та іншим?

• На кожному трофічному рівні значна частина енергії розсіюється у вигляді тепла, оскільки організми виконують клітинне дихання та пересуваються у повсякденному житті.
• Деякі органічні молекули, якими живляться організми, що неспроможні перетравлюватися і виходять як фекалій.
• Не всі окремі організми на трофічному рівні будуть з'їдені організмами з наступного рівня. Натомість, вони вмирають, не будучи з'їденими.
• Кал і нез'їдені мертві організми стають їжею для редуцентів, які метаболізують і перетворюють на свою енергію.

Отже, жодна з енергій насправді не зникає — все це, зрештою, призводить до виділення тепла.

Значення харчового ланцюга

1. Дослідження харчового ланцюга допомагають зрозуміти кормові відносини та взаємодію між організмами у будь-якій екосистемі.
2. Завдяки їм є можливість оцінити механізм потоку енергії та циркуляцію речовин в екосистемі, а також зрозуміти рух токсичних речовин в екосистемі.
3. Вивчення харчового ланцюга дозволяє зрозуміти проблеми біопосилення.

У будь-якому харчовому ланцюгу, енергія втрачається щоразу, коли один організм споживається іншим. У зв'язку з цим, має бути набагато більше рослин, ніж рослиноїдних тварин. Автотрофів існує більше, ніж гетеротрофів, і тому більшість з них є рослиноїдними, ніж хижаками. Хоча між тваринами існує гостра конкуренція, вони взаємопов'язані. Коли один вид вимирає, це може впливати на безліч інших видів та мати непередбачувані наслідки.

Харчовий ланцюжок у природі — схеми, ланки та приклади ланцюгів. Що таке харчовий ланцюг

Представники одного й того ж виду можуть займати різне місце залежно від джерела їжі (наприклад, поїдання гризунів є споживачем II, тоді як споживання фруктів білими ведмедями вважається споживачем I).

Що таке харчовий ланцюг

Органічні молекули, що синтезуються автотодією, є джерелом їжі (речовини та енергії) для гетеротропних тварин. Ці тварини поїдаються іншими тваринами, і в такий спосіб енергія передається через послідовність організмів, де кожен наступний організм харчується попереднім. Ця послідовність називається харчовим ланцюгом, і кожна ланка ланцюга відповідає певному рівню харчування (від грец. Nutrition - їжа). Перший харчовий рівень завжди складається з автотрофів, які називаються виробниками (лат. Producers - що виробляють). Другий рівень - травоїдні (травоїдні), звані споживачами першого класу (лат. consumers); третій рівень (хижаки) – споживачі другого класу тощо.

Зазвичай в екосистемі існує чотири-п'ять рівнів харчування, що рідко перевищують шість. Частково це пов'язано з тим, що на кожному рівні втрачаються проблеми та енергія (неповне надходження, дихання споживачів, природна смертність організмів тощо). на кожному рівні). — Ці втрати відображені у цифрах та більш детально проаналізовані у відповідних статтях. Однак останні дослідження показали, що довжина харчового ланцюга обмежується іншими факторами. Наявність сприятливої ​​їжі та поведінка ґрунту можуть відігравати важливу роль у зниженні щільності біологічного розсіювання. За оцінками, до 80% первинної продукції не споживається травоїдними в екосистемі. З іншого боку, мертвий рослинний матеріал стає здобиччю для перформативних організмів чи розкладачів. У даному випадку йдеться про харчові ланцюжки, що розпалися. Наприклад, руйнування харчових ланцюгів поширене у тропічних дощових лісах.

Продуценти

Майже всі продюсери є фотографами.Це означає зелені рослини, водорості і деякі жерці. Цианобактерії (раніше звані бірюзовими водоростями). переважають більші рослини: лісові дерева, трави савани, пасовища та поля.

Типові потоки харчового ланцюга та енергетичні цикли Зверніть увагу, що можливий обмін і розпад у двох напрямках між хижаками та відступниками. та третім класами тощо.

Консументи першого порядку

Споживачі першого класу є виробниками — гетеронутріентами, які харчуються травоїдними та травоїдними. Деякі споживачі першого класу не харчуються рослинами, а є паразитами. виробниками та споживачами. Наприклад, напівпаразитні кущі омели ростуть на деревах і вбирають сік, але при цьому бувають з власним зеленим листям.

На суші основними травоїдними є комахи, рептилії, птахи та ссавці. У прісній та солоній воді це зазвичай дрібні ракоподібні (наприклад, лавраки, морські жолуді, личинки крабів) та живородні, більшість з яких є інфільтраторами та виробниками фільтрів, як описано у статті.Поряд із найпростішими, багато хто з них входить до складу зоопланктону — сукупності дрібних гетеротрофів, наданих зоопланктону, дрібного фітопланктону. Життя в океанах та озерах майже повністю залежить від планктонних організмів, які становлять основу всіх харчових ланцюгів у цих екосистемах.

Хімічна енергія (Q), що виділяється за цих реакцій, використовується бактеріями для утворення органічної речовини шляхом відновлення вуглекислого газу до вуглеводів.

Автотрофи

Корінні або предкові організми - це організми, які можуть використовувати сонячну енергію для побудови свого тіла з неорганічних сполук. Рослини (тільки рослини) відносяться до автотрофів.

Вони складаються з CO₂Н₂O (неорганічні молекули), глюкоза (органічні молекули) та O₂н. Вони є першою ланкою в харчовому ланцюгу і відносяться до харчового рівня 1. Для рослин витяжка - це крохмаль та поживні речовини з ґрунту та сонячне світло. Їм не потрібно шукати їжу, поки вони використовують свої вроджені здібності та характеристики для одержання поживних речовин, необхідних їм для зростання та розвитку.

Автотрофи - це рослини, які отримують харчування з дощу, ґрунту та сонячного світла. Фотосинтез (використання світла) та хемосинтез (хімічна енергія) відіграють важливу роль у забезпеченні клітин поживними речовинами та мінералами. У ході цих складних процесів «сирі» поживні речовини та мінерали перетворюються на спеціалізовані клітини, які поглинають сонячне світло та перетворюють його на енергію. Автотрофи також називають продуцентами.

У природі відомі два типи автотрофів.

1. Фотоавтотроф.До цього виду ставляться живі істоти, що у фотосинтезі – рослини, що перетворюють сонячну енергію на складні комбінації. Тобто виробляють поживні речовини, отримані з вуглекислоти внаслідок роботи фотосинтезу. За подібним принципом живуть і водорості із ціанобактеріями.
2. Хемоавтотроф. Завдяки хімічним взаємодіям неорганічних сполук відбувається надходження органічних речовин в організми екосистеми. Цей процес називається “хемосинтез”.

Майже всі виробники є фототрофними. Тобто зелені рослини, водорості та деякі прокаріоти, такі як ціанобактерії (раніше звані синьо-зеленими водоростями). Роль хімічних поживних речовин у масштабах біосфери незначна. Дрібні водорості та ціанобактерії, що належать до фітопланктону, є основними виробниками у водних екосистемах. Навпаки, на перших трофічних рівнях наземних екосистем переважають більші рослини, такі як лісові дерева, трави савани, пасовищ та полів.

Гетеротрофи

Гетеротрофи (від грец. hetron «інший» і їжа) - це організми, яким для росту та розвитку необхідні органічні сполуки як джерело вуглецю. Вони також відомі як consum (від латинського consum, споживати).

До гетеротрофів відносяться всі тварини та люди, а також деякі паразитичні рослини та бактерії. Усередині цих рослин можна провести різницю між паразитичними та хижими групами рослин. Гетеротрофи (тварини, гриби та деякі прокаріоти) не можуть утворювати органічні сполуки безпосередньо з неорганічних речовин.

Гетеротрофи або споживачі - це організми, які використовують легкодоступні органічні речовини (зазвичай рослинні або тваринні тканини) як їжу, процес, відомий як гетеротрофія.

Гетеротрофи відомі як споживачі чи учасники харчового ланцюга. Гетеротрофи є протилежністю автотрофів, які використовують неорганічні речовини, діоксид вуглецю або бікарбонат, як єдине джерело вуглецю. Усі тварини гетеротрофні, як і гриби та багато бактерій, а також древні (група мікроорганізмів з прокаріотичною клітинною структурою). Деякі рослини-паразити також повністю або частково гетеротропні, а хижі рослини – остотропні, споживаючи м'ясо та дозуючи азот.

Гетеротрофи не можуть самостійно утворювати органічні сполуки на основі вуглецю з неорганічних джерел (наприклад, тварини, на відміну від рослин, не можуть фотосинтезувати) і тому повинні одержувати поживні речовини із самопідкріплення чи інших залежних поживних речовин. Щоб називатися гетеротелією, організм повинен одержувати вуглець із органічних сполук. Якщо рослина отримує азот з органічних сполук, але з вуглець, воно вважається самодостатнім.

Існує два потенційні підтипи гетеротрофів.

1. Фотогетеротрофи, які одержують енергію від світла. До них відносяться деякі види бактерій, які потребують готових органічних сполук, джерелом енергії є світло. Зокрема, до фотогетеротрофів відносять більшість несерних пурпурових бактерій, оскільки вони ростуть лише за наявності світла та органічних сполук.
2. Хезогетеротрофи, що одержують енергію за рахунок окислення або відновлення неорганічних сумішей. Такий тип харчування реалізується у людини, тварин та багатьох мікроорганізмів.

Деструктори

Представники групи руйнівників чи знищувачів відіграють важливу роль в екології та структурі харчових взаємодій. У цю групу входять виснажувачі, які переробляють неживі органічні сполуки та перетворюють їх на неорганічні речовини. Деграданти займають певне місце у природі різних стадіях харчування. Їх роль полягає в переробці залишків рослин і мертвих тварин, що розклалися. Типовими представниками деградантів є категорії грибів та бактерій, які відіграють важливу роль у діяльності екосистем. З їх допомогою ґрунт отримує поживні речовини та воду для використання представниками виробників.

Деграданти - це організми, які перетворюють (руйнують) органічні речовини на неорганічні, придатні для використання виробниками. Вони є гетеротрофними. В основному це бактерії та грибки. Руйнівники зустрічаються поруч із скам'янілістю в екологічних позиціях, а також харчуються мертвою органічною матерією.

Нарешті, руйнівники у вигляді саджанців та бактерій використовують енергію мертвих рослин та тварин. У цій фазі витрачається максимум енергії, накопиченої організмом. Розкладання органічних речовин відбувається у двох напрямках: розкладання вуглекислого газу, аміаку та вуглеводів у воді та утворення гумусу на землі під впливом мікроорганізмів.

Переробляючи біогенні елементи у наземному чи водному середовищі, вони завершують біогеохімічний цикл. Функціонально руйнівників часто називають дрібними споживачами, оскільки вони такі самі, як і гетероспоживачі (споживачі).

Люди, тварини, гриби та багато бактерій є гетеротрофами. Їх роль харчової ланцюга полягає у споживанні інших організмів.Існує безліч видів гетеротрофінів з різними екологічними ролями, починаючи від комах та рослин та закінчуючи хижаками та грибами.

Деструктори (редуценти)

Слід згадати ще одну групу споживачів, але вони не завжди з'являються на діаграмі ланцюжка. До цієї групи входять організації, які переробляють мертву органічну матерію та відходи мінералів.

Редуценти можна розглядати як окремий трофічний рівень. Як група вони харчуються мертвими організмами з різних рівнів харчування. (наприклад, вони можуть переробляти рослини, що розклалися, тіла білок, які не були повністю з'їдені хижаками, або останки мертвих орлів). У певному сенсі, трофічна стадія відновлювальних речовин йде паралельно до типової ієрархії первинних, вторинних і третинних споживачів. Грибки та бактерії є основними розкладачами у багатьох екосистемах.

Червоні як частина харчового ланцюга відіграють важливу роль у підтримці здорових екосистем, оскільки вони повертають поживні речовини та воду у ґрунт для використання виробниками.

Рівні харчового (трофічного) ланцюга

Харчовий ланцюг - це лінійна послідовність організмів, яка передає поживні речовини та енергію від виробників до вищих хижаків.

Трофічний рівень організму - це становище, яке він займає в харчовому ланцюзі.

Перший трофічний рівень

Харчовий ланцюг починається з автотрофу або предкового організму, який виготовляє свою власну їжу з первинного джерела енергії, зазвичай сонячної або гідротермальної енергії Середземноморського хребта. Наприклад, фотосинтезуючі рослини, бактерії, що хемосинтезують, древні.

Другий трофічний рівень

Нижче перераховані організми, які живляться автотрофами. Ці організми називаються травоїдними або первинними споживачами і споживають зелені рослини.

Третій трофічний рівень

Наступною ланкою в харчовому ланцюгу є травоїдні - їх називають м'ясоїдними або хижаками (наприклад, змії, що поїдають кроликів та гризунів).

Четвертий трофічний рівень

Цих тварин, своєю чергою, поїдають більші хижаки, чи третинні споживачі (наприклад, сови поїдають змій).

П'ятий трофічний рівень

Третні споживачі поїдаються четвертинними споживачами (наприклад, яструби поїдають сов).

Кожна харчова ланцюг закінчується верховним хижаком чи суперхижаком — тваринам, які мають природних ворогів (наприклад, крокодили, білі ведмеді, акули).

Коли організм помирає, його з'їдають пожирачі копалин (наприклад, гієни, грифи, черв'яки, краби), а залишок розщеплюється розкладачами (в основному бактеріями та грибами), після чого відбувається енергетичний обмін.

Коли енергія тече від організмів до організмів, вона втрачається у всіх ланках ланцюга.

Положення конкретного організму в харчовому ланцюзі може змінюватися в міру зміни його раціону. Наприклад, коли ведмідь їсть ягоди, він діє як травоїдна тварина.Коли ведмідь їсть лосося, він діє як суперхижак (це відбувається тому, що лосось харчується зоопланктоном, який є великим хижаком, оскільки живиться оселедцем та фітопланктоном, що виробляє власну енергію за допомогою сонячного світла). Подумайте про те, як люди змінюють своє становище в харчовому ланцюжку, часто навіть під час одного прийому їжі.

Типи харчових ланцюгів

У природі, як правило, існує два типи харчового ланцюга.

Пасовищний харчовий ланцюг

Цей тип харчового ланцюга починається з живих зелених рослин, метою яких є харчування травоїдних, які харчуються хижаками. Екосистеми з таким типом ланцюга залежать від сонячної енергії.

Тому тип пасовища в харчовому ланцюзі залежить від захоплення та передачі енергії автотрофами за ланками ланцюга. Більшість екосистем у природі дотримуються цього типу харчового ланцюга.

Приклади пасовищного харчового ланцюга:

Трава → коник → птах → яструб,.

рослини → кролики → лисиці → леви.

Детритний харчовий ланцюг

Цей тип харчового ланцюга починається з розпаду органічної речовини (детриту), що споживається детритом. Потім детріт поїдається хижаками. Тому ці харчові ланцюги менш залежать від прямої сонячної енергії, ніж пасовищні харчові ланцюги. Головне їм — приплив органічного речовини, виробленого інших системах.

Наприклад, такий тип харчового ланцюга міститься у підстилці, яка розкладається у лісах помірної зони.