Энергия экосистемы

Все взаимодействия компонентов экосистемы основаны на обмене веществом и энергией между ними. Основным источником энергии в экосистемах Земли служит Солнце. На Земле энергия солнечного излучения включается в биологический круговорот только через фотосинтез, осуществляемый автотрофными организмами. В процессе фотосинтеза автотрофные растения создают сложные органические соединения (углеводы, белки, жиры и др.). Эти вещества богаты энергией и способны к различным химическим превращенииям как в самих растениях, так и в телах различных гетеротофов, использующих энергию растительных материалов в процессе питания на свои жизненные функции. Таким образом, жизнь на Земле существует за счет солнечной энергии, которая через растения как бы передается всем организмам. Живые организмы, являясь преобразователями энергии, создают пищевую или трофичекую цепь.

Цепь питания – последовательность организмов, по которой передается энергия, заключенная в пище, от ее первоначального источника. Каждое звено цепи называется трофическим уровнем. Первый трофический уровень – продуценты (автотрофные организмы, преимущественно зеленые растения). Второй трофический уровень – консументы первого порядка (растительные животные). Третий трофический уровень – консументы второго порядка (первичные хищники, питающиеся растительноядными животными). Четвертый трофический уровень – консументы третьего порядка (вторичные хищники, питающиеся плотоядными животными). В пищевой цепи редко бывают больше 4-5 трофических уровней. Последний трофический уровень - редуценты (сапротрофные бактерии и грибы). Они осуществляют минерализацию - превращение органических остатков в неорганические вещества. Различают два типа пищевых цепей. Цепи выедания (или пастбищные) – пищевые цепи, начинающиеся с живых фотосинтезирующих организмов. Например, фитопланктон → зоопланктон→ рыбы микрофаги→ рыбы макрофаги→ птицы ихтиофаги. Цепи разложения (или детритные) – пищевые цепи, начинающиеся с отмерших остатков растений, трупов и экскрементов животных. Например, листовая подстилка → дождевой червь → дрозд → ястреб.

Таким образом, поток энергии, проходящий через экосистему, разбивается как бы на два основных направления (рис. 8). Энергия к консументам поступает через живые ткани растений или через запасы мертвого органического вещества. Цепи выедания преобладают в водных экосистемах, цепи разложения – в экосистемах суши.

Реальные пищевые связи намного сложнее, т.к. животное может питаться организмами разных типов из одной и той же пищевой цепи или из разных пищевых цепей, что характерно для хищников (консументов высших трофических уровней). Нередко животные питаются как растениями, так и другими животными (всеядные животные - бурый медведь, человек). Таким образом, все типы пищевых цепей не изолированы, а тесно переплетены, образуя единую пищевую (трофическую) сеть.

 

Рис. 8. Y-образная модель потока энергии, показывающая связь между пастбищной и детритной пищевыми цепями

 

Благодаря сложности пищевых связей выпадение какого-то одного вида часто не нарушает равновесие в экосистеме.

Итак, поток лучистой энергии в экосистеме распределяется по двум видам трофических цепей. Конечный итог: рассеивание и потеря энергии, которая, чтобы существовала жизнь, должна возобновляться.