ХАРЧОВИЙ ЛАНЦЮГ: ЕЛЕМЕНТИ, ХАРЧОВА ПІРАМІДА ТА ПРИКЛАДИ - БІОЛОГІЯ - 2025

Їжі або трофічна ланцюг являє собою графічне представлення декількох з'єднань , які існують, з точкою зору споживання взаємодій між різними видами , які є частиною спільноти.

Трофічні ланцюги сильно різняться, залежно від досліджуваної екосистеми і складаються з різних трофічних рівнів, які існують там. База кожної мережі формується первинними виробниками. Вони здатні до фотосинтезу, захоплюючи сонячну енергію.

Джерело: Roddelgado, з Wikimedia Commons

Послідовні рівні ланцюга складаються з гетеротрофних організмів. Травоїдні тварини споживають рослини, і їх споживають м’ясоїдні тварини.

Багато разів стосунки в мережі не є абсолютно лінійними, оскільки в деяких випадках тварини мають широкі дієти. Наприклад, хижа тварина може харчуватися хижими та травоїдними тваринами.

Однією з найвидатніших характеристик харчових ланцюгів є неефективність, з якою енергія переходить з одного рівня на інший. Значна частина цього втрачається у вигляді тепла, і проходить лише близько 10%. З цієї причини харчові ланцюги не можуть бути розширеними та багаторівневими.

Звідки береться енергія?

Всі види діяльності, які організми здійснюють, потребують енергії - від руху, чи то водою, сушею чи повітрям, до транспорту молекули, на рівні клітин.

Вся ця енергія надходить від сонця. Сонячна енергія, яка постійно випромінюється до планети Земля, перетворюється на хімічні реакції, що живлять життя.

Таким чином, найосновніші молекули, які дозволяють життя, отримуються з навколишнього середовища у вигляді поживних речовин. На відміну від хімічних поживних речовин, які зберігаються.

Тому існують два основних закони, які регулюють потік енергії в екосистемах. Перший встановлює, що енергія переходить від однієї спільноти до іншої у двох екосистемах безперервним потоком, який йде лише в одному напрямку. Необхідно замінити енергію сонячного джерела.

Другий закон говорить, що поживні речовини постійно проходять цикли і багаторазово використовуються в одній екосистемі, а також між ними.

Обидва закони модулюють проходження енергії та формують складну мережу взаємодій, що існують між популяціями, між громадами та між цими біологічними утвореннями з їх абіотичним середовищем.

Елементи, які складають його

Джерело: Вікісховище. Автор: Evamaria1511

В дуже загальному вигляді органічні істоти класифікуються відповідно до того, яким чином вони отримують енергію для розвитку, підтримки та розмноження, на автотрофи та гетеротрофи.

Автотрофи

До першої групи, автотрофів, належать люди, здатні приймати сонячну енергію та перетворювати її на хімічну енергію, що зберігається в органічних молекулах.

Іншими словами, автотрофам не потрібно споживати їжу, щоб вижити, оскільки вони здатні її виробляти. Їх також часто називають "виробниками".

Найвідомішою групою автотрофних організмів є рослини. Однак існують і інші групи, такі як водорості та деякі бактерії. У них є всі метаболічні механізми, необхідні для здійснення процесів фотосинтезу.

Сонце, джерело енергії, що живить землю, працює шляхом злиття атомів водню, утворюючи атоми гелію, вивільняючи в процесі величезні кількості енергії.

Лише незначна частка цієї енергії досягає Землі, як електромагнітні хвилі тепла, світла та ультрафіолетового випромінювання.

У кількісному відношенні значна частина енергії, яка досягає Землі, відбивається атмосферою, хмарами та земною поверхнею.

Після цього поглинання приблизно 1% сонячної енергії залишається доступним. З цієї кількості, якій вдається досягти землі, рослини та інші організми встигають захопити 3%.

Гетеротрофи

Другу групу складають гетеротрофні організми. Вони не здатні до фотосинтезу, і повинні активно шукати свою їжу. Тому в контексті харчових ланцюгів їх називають споживачами. Пізніше ми побачимо, як їх класифікують.

Енергія, яку вдалося зберегти окремим виробникам, перебуває у розпорядженні інших організмів, що утворюють громаду.

Декомпозитори

Є організми, які так само складають «нитки» трофічних ланцюгів. Це розкладачі або їдці сміття.

Декомпозитори складаються з неоднорідної групи дрібних тварин і протестів, які живуть у середовищах, де часто накопичуються відходи, наприклад, листя, яке падає на землю та трупи.

Серед найвидатніших організмів, які ми знаходимо: дощові черв’яки, кліщі, міріаподи, протеїсти, комахи, ракоподібні, відомі як борошнисті клопи, нематоди і навіть грифи. За винятком цього літаючого хребетного, решта організмів є досить поширеними у відкладах відходів.

Її роль в екосистемі полягає у витягуванні енергії, що зберігається в мертвій органічній речовині, виділення її в більш розвиненому стані розкладання. Ці продукти служать їжею для інших організмів, що розкладаються. Як і гриби, в основному.

Розкладаюча дія цих агентів є важливою у всіх екосистемах. Якби ми усунули всіх розкладачів, у нас було б різке скупчення трупів та іншої матерії.

Крім того, що поживні речовини, що зберігаються в цих органах, будуть втрачені, ґрунт не міг живитися. Таким чином, пошкодження якості ґрунту може спричинити різке зниження життєдіяльності рослин, припиняючи рівень первинного виробництва.

Трофічні рівні

У харчових ланцюгах енергія переходить з одного рівня на інший. Кожна з названих категорій становить трофічний рівень. Перший складається з усього великого різноманіття виробників (рослини всіх видів, ціанобактерії, серед інших).

З іншого боку, споживачі займають кілька трофічних рівнів. Ті, що живляться виключно рослинами, утворюють другий трофічний рівень і називаються первинними споживачами. Прикладами цього є всі рослиноїдні тварини.

Вторинні споживачі складаються з м’ясоїдних тварин - тварин, які їдять м'ясо. Це хижаки і їх здобич, головним чином, є первинними споживачами.

Нарешті, існує ще один рівень, сформований третинними споживачами. Він включає групи хижих тварин, здобиччю яких є інші хижі тварини, що належать вторинним споживачам.

Шаблон мережі

Харчові ланцюги - це графічні елементи, які прагнуть описати відносини видів у біологічному співтоваристві з точки зору їх раціону. У дидактичному плані ця мережа розкриває "хто харчується тим, хто чи хто".

Кожна екосистема представляє унікальну харчову павутину і кардинально відрізняється від тієї, яку ми могли б знайти в іншому типі екосистеми. Як правило, харчові ланцюги, як правило, складніші у водних екосистемах, ніж у наземних.

Харчові полотна не є лінійними

Не слід сподіватися на пошук лінійної мережі взаємодій, оскільки в природі вкрай важко точно визначити межі між первинними, вторинними та третинними споживачами.

Результатом такої схеми взаємодій буде мережа з безліччю з'єднань між членами системи.

Наприклад, деякі ведмеді, гризуни і навіть ми, люди, є "всеїдними", а це означає, що діапазон годівлі широкий. Насправді латинський термін означає «хто їсть все».

Таким чином, ця група тварин може поводитися в деяких випадках як первинний споживач, а пізніше як вторинний споживач, або навпаки.

Перейшовши на наступний рівень, м’ясоїдні зазвичай харчуються травоїдними тваринами або іншими м’ясоїдними тваринами. Тому їх би віднесли до категорії вторинних та третинних споживачів.

Для прикладу попередніх відносин ми можемо використовувати сови. Ці тварини є вторинними споживачами, коли харчуються дрібними рослиноїдними гризунами. Але, коли вони споживають комахоїдних ссавців, це вважається третинним споживачем.

Є крайні випадки, які, як правило, ще більше ускладнюють мережу, наприклад, м’ясоїдні рослини. Хоча вони є виробниками, їх також класифікують як споживачів, залежно від здобичі. Якби це був павук, він став би вторинним виробником і споживачем.

Передача енергії

LadyofHats, з Вікісховища

Передача енергії виробникам

Перехід енергії з одного трофічного рівня на інший - надзвичайно неефективна подія. Це іде разом із законом термодинаміки, який говорить про те, що використання енергії ніколи не є повністю ефективним.

Для ілюстрації передачі енергії візьмемо для прикладу подію в повсякденному житті: спалювання бензину нашим автомобілем. У цьому процесі 75% енергії, яка виділяється, втрачається у вигляді тепла.

Ми можемо екстраполювати ту саму модель на живих істот. Коли зв'язки АТФ розірвані для використання у скороченні м’язів, то в процесі процесу утворюється тепло. Це загальна картина в клітині, всі біохімічні реакції виробляють невелику кількість тепла.

Передача енергії між іншими рівнями

Аналогічно передача енергії з одного трофічного рівня на інший здійснюється із значно низькою ефективністю. Коли травоїдна тварина споживає рослину, тварині може передаватися лише частина енергії, захопленої автотрофом.

У процесі роботи рослина використовувала частину енергії для вирощування, і значна частина була втрачена як тепло. Крім того, частина енергії від сонця була використана для побудови молекул, які не засвоюються або не використовуються травоїдні тварини, наприклад целюлоза.

Наслідуючи той же приклад, енергія, яку рослиноїдник придбав завдяки споживанню рослини, буде поділена на багато подій всередині організму.

Частина цього буде використана для побудови частин тварини, наприклад, екзоскелета, якщо вони є членистоногими. Так само, як і в попередніх рівнях, великий відсоток втрачається термічно.

Третій трофічний рівень включає людей, які споживають наш гіпотетичний членистоногий вище. Та ж енергетична логіка, яку ми застосували до двох верхніх рівнів, також стосується цього рівня: значна частина енергії втрачається як тепло. Ця функція обмежує довжину ланцюга.

Трофічна піраміда

Трофічна піраміда - це особливий спосіб графічного представлення зв’язків, про які ми говорили в попередніх розділах, вже не як мережа зв’язків, а шляхом групування різних рівнів на етапи піраміди.

Він має особливість включення відносного розміру кожного трофічного рівня як кожного прямокутника в піраміді.

В основі представлені первинні виробники, і коли ми рухаємо вгору графік, решта рівнів відображаються у порядку зростання: первинні, вторинні та третинні споживачі.

Відповідно до проведених розрахунків, кожен крок приблизно в десять разів більший, якщо порівнювати його з верхнім. Ці обчислення виводяться з відомого правила 10%, оскільки перехід від одного рівня до іншого передбачає перетворення енергії, близьке до цього значення.

Наприклад, якщо рівень енергії, що зберігається як біомаса, становить 20000 кілокалорій на квадратний метр на рік, у верхньому - 2 000, у наступних 200 і так далі до досягнення четвертинних споживачів.

Енергія, яка не використовується метаболічними процесами організмів, являє собою викинуту органічну речовину або біомасу, яка зберігається в ґрунті.

Типи трофічних пірамід

Існують різні типи пірамід, залежно від того, що в ній представлено. Це можна зробити з точки зору біомаси, енергії (як у згаданому прикладі), виробництва, кількості організмів, серед інших.

Приклад

Типовий прісноводний водний ланцюг харчування починається з величезної кількості зелених водоростей, які живуть там. Цей рівень представляє первинного виробника.

Основним споживачем у нашому гіпотетичному прикладі будуть молюски. До вторинних споживачів належать види риб, які харчуються молюсками. Наприклад, слизький скульптурний вид (Cottus cognatus).

Останній рівень складається з третинних споживачів. У цьому випадку слизову скульптуру споживають види лосося: король лосось або Oncorhynchus tshawytscha.

Якщо ми побачимо це з точки зору мережі, то на початковому рівні виробників нам слід враховувати, окрім зелених водоростей, всі діатоми, синьо-зелені водорості та ін.

Таким чином, утворилося багато інших елементів (види ракоподібних, ротифікатори та кілька видів риб) для формування взаємопов'язаної мережі.

Список літератури

1. Audesirk, T., & Audesirk, G. (2003). Біологія 3: еволюція та екологія. Пірсон.
2. Кампос-Бедолла, П. (2002). Біологія. Редакційна Лімуса.
3. Лоренсіо, CG (2000). Екологія спільноти: парадигма прісноводних риб. Університет Севільї.
4. Лоренсіо, CG (2007). Успіхи екології: до кращого пізнання природи. Університет Севільї.
5. Моліна, PG (2018). Екологія та інтерпретація ландшафту. Навчальний інструктор.
6. Одум, ЕП (1959). Основи екології. Компанія WB Saunders.