Отношения «кто кого ест», символизируемые в модели пищевой цепи, придают экосистемам Земли некоторые из их поистине фундаментальных структур. Пищевая цепь в видимом действии может быть такой, как орел, нападающий на зайца, или акула, проглатывающая косяк сельди, но вы также можете визуализировать более внутреннее, лежащее в основе движение; энергия, первоначально генерируемая ядерными реакциями на Солнце, которая течет через экосистему для питания жизненных сил этой системы.
Энергия в экосистемах
Электромагнитная энергия солнца питает почти все экосистемы планеты, хотя есть глубоководные сообщества, которые вместо этого используют энергию, доставляемую гидротермальными жерлами. Зеленые растения «фиксируют» поступающую солнечную энергию; то есть они захватывают его и превращают в процессе фотосинтеза в химическую энергию, содержащуюся в углеводах. Энергия в химических связях этих соединений затем питает другие организмы, которые, чтобы получить ее, потребляют растения. или растительноядные существа, в том числе беспозвоночные, грибы и микробы, разлагающие мертвые органические иметь значение.
Поскольку при разложении образуются важные неорганические питательные вещества, используемые растениями для фотосинтеза, материя циклы через экосистему. Энергия же, напротив, не перерабатывается, а потоки через систему: Механика жизни - использование химической энергии для приведения в действие важнейших процессов, поддерживающих жизнедеятельность организма. организация - производит тепло как конечный побочный продукт, и это не может быть преобразовано обратно в форму энергии, пригодную для использования в жизни формы. Таким образом, растениям требуется постоянный приток солнечного света для подпитки фотосинтеза, а нефотосинтезирующим организмам требуется постоянное потребление пищи для получения новой энергии.
Производители, потребители и разлагатели
Потому что они производят полезную химическую энергию из солнечного электромагнитного излучения, зеленых растений и других фотосинтезирующих материалов. такие организмы, как водоросли и цианобактерии, называются «продуцентами». Не фотосинтезирующие организмы, которые прямо или косвенно полагаются на на энергию, фиксированную производителями, являются «потребителями» экосистемы. Травоядное животное, такое как олень или черепаха, ест растения, чтобы получить энергия; это основной потребитель потому что потребляет сам производитель. Животное, которое охотится на травоядных, таких как хищники, такие как паук или тигр, является вторичный потребитель; плотоядные животные, конечно же, едят и других хищников - скажем, большую рогатую сову, охотящуюся на ласки, - так что вы также можете поговорить о третичные потребители.
Многие животные, от желтых курток до бурых медведей, питаются как растениями, так и животными; эти всеядные поэтому служат как первичными, так и вторичными потребителями. Разложители - это особый класс потребителей, которые питаются мертвыми растениями и животными, преобразовывая органический материал в неорганические газы и минералы, которые могут быть переработаны в качестве питательных веществ обратно в система.
Имейте в виду, что пищевая цепочка включает не только один организм, полностью потребляющий другой. Травоядные животные часто не уничтожают отдельные растения, которые они просматривают или пасут, а многие паразиты не убивают сразу те организмы-хозяева, от которых они питаются. Более того, существует множество мутуалистических отношений, в которых одна форма жизни черпает энергию из другой, предоставляя взамен какую-то услугу; например, грибы, которые колонизируют корни растений и получают от них энергию, повышая при этом способность растений поглощать воду и питательные вещества.
Пищевые цепи и пирамиды биомассы
Путь энергии от производителей к потребителям и к разложителям образует пищевую цепочку. Самый простой - от травы до импалы и гепарда. На самом деле, организмы часто едят и поедаются множеством других организмов, в результате чего пищевая сеть - в основном связка переплетенных пищевых цепей - более подробная модель, но базовая линейная структура пищевой цепи по-прежнему полезна для отслеживания потока энергии в экосистеме. Каждая ступень пищевой цепи представляет собой трофический уровень: Производитель занимает основной трофический уровень, первичный потребитель - следующий и так далее.
Связанная концепция - это биомасса или же энергетическая пирамида, который символизирует относительную долю организмов на разных трофических уровнях в экосистеме. Хотя это и не является жестким правилом, производителей обычно намного больше, чем первичных потребителей, а первичных потребителей намного больше, чем вторичных потребителей. Это связано с неэффективностью передачи энергии через экосистему. В среднем фотосинтез фиксирует менее 1 процента поступающей на Землю солнечной энергии, из которых лишь небольшая часть получаемой химической энергии фактически попадает в пищевую цепочку; большую его часть растение использует для себя. На каждом этапе пищевой цепочки энергия «сжигается» для дыхания организма и теряется на тепло, поэтому уменьшающиеся количества доступны потребителям на более высоких трофических уровнях. Стандартное приближение состоит в том, что всего 10 процентов энергии, накопленной на одном трофическом уровне, переходит на следующий, более высокий. Грубо говоря, именно поэтому одной косатке требуется через промежуточные звенья пищевой цепи, например, креветок, рыб и тюленей, множество планктона, чтобы поддерживать себя.