ПИЩЕВАЯ СЕТЬ: ТРОФИЧЕСКИЕ УРОВНИ, ТИПЫ, НАЗЕМНЫЕ И МОРСКИЕ - ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА - 2025

Трофическая или пищевая сеть есть множество пищевых взаимодействий между живыми существами в экосистеме. Пищевая сеть образована переплетением нескольких пищевых цепочек (линейная последовательность, идущая от производителя к последнему потребителю).

Строго говоря, трофические сети не открыты, а в конечном итоге образуют замкнутые циклы, в которых каждый организм становится пищей для другого. Это потому, что разлагатели и детритофаги в конечном итоге включают питательные вещества любого живого существа в сеть.

Пищевые сети. Источник: Родделгадо

Внутри трофической сети идентифицируются различные трофические уровни, первый из которых состоит из продуцентов, которые вводят энергию и вещество в систему посредством фотосинтеза или хемосинтеза.

Затем эти производители служат продуктами питания для так называемых первичных потребителей, которые, в свою очередь, будут потребляться другими (вторичными) потребителями. Кроме того, могут присутствовать другие уровни потребителей в зависимости от сложности экосистемы.

Кроме того, сети становятся более сложными, поскольку в них присутствует значительная часть всеядных организмов (они потребляют животных, растения, грибы). Следовательно, эти типы организмов могут занимать разные трофические уровни в любой момент времени.

Существуют разные типы трофических сетей в зависимости от различных экосистем, в которых они развиваются, и модели, используемой исследователем. В общих чертах мы находим наземные трофические сети и водные трофические сети, а в последних - пресноводные и морские.

Точно так же и в наземных сетях каждый биом имеет свои особенности в зависимости от видов, которые его составляют.

Трофические уровни

Трофические уровни относятся к иерархии каждого узла в трофической сети, начиная с производителя. В этом смысле первый трофический уровень - это уровень производителей, за которым следуют различные уровни потребителей. Особый тип конечного потребителя - это детритофаги и разлагатели.

Трофические уровни. Источник: Родделгадо

Хотя модель имеет тенденцию представлять сеть как восходящую иерархию, на самом деле это трехмерная и неограниченная сеть. В конце концов, потребители более высокого уровня также будут потреблены детритофагами и разложителями.

Точно так же минеральные питательные вещества, выделяемые детритофагами и разложителями, будут повторно включены в сеть первичными продуцентами.

- Поток энергии и материи

Экосистема - это сложное взаимодействие абиотических факторов (климата, почвы, воды, воздуха) и биотических факторов (живых организмов). Материя и энергия движутся в этой экологической системе, основным источником энергии которой является электромагнитное излучение Солнца.

Еще один источник энергии - горячие источники из фумарол океанических глубин. Этот источник питает очень специфические трофические сети, только на морском дне.

- Продюсеры

Растения и водоросли производят организмы

Производителями являются все те организмы, которые получают энергию из неорганических источников, будь то солнечная энергия или неорганические химические элементы. Эти производители представляют собой точку входа энергии и материалов в пищевую сеть.

Солнечная энергия и жизнь

Энергия Солнца не может использоваться всеми живыми организмами для их структурного и функционального развития. Только автотрофные организмы могут ассимилировать его и преобразовать в ассимилируемые формы для остальной жизни на Земле.

Это возможно благодаря биохимической реакции, называемой фотосинтезом, которая активируется солнечным излучением, захваченным специальным пигментом (хлорофиллом). С помощью воды и атмосферного CO2 фотосинтез преобразует солнечную энергию в химическую энергию в форме углеводов.

Из углеводов и минералов, поглощенных из почвы, автотрофные организмы могут строить все свои структуры и активировать свой метаболизм.

Основные автотрофы - это растения, водоросли и фотосинтезирующие бактерии, составляющие первый уровень трофической цепи. Следовательно, любой организм, потребляющий автотрофа, будет иметь доступ к этой химической форме энергии для своего собственного развития.

Хемотрофы

Царство архей (одноклеточных, похожих на бактерии) включает организмы, способные получать энергию от окисления неорганических соединений (литотрофы). Для этого в качестве основного источника энергии они используют не солнечный свет, а химические вещества.

Эти вещества добываются, например, в глубоком море, выбрасываемом при выходе из подводных вулканов. Точно так же они являются автотрофными организмами и поэтому также составляют основу пищевых цепей.

- Основные потребители

Этот уровень включает гетеротрофные организмы, то есть они не способны производить собственную пищу и получать ее, потребляя первичных продуцентов. Следовательно, все травоядные животные, а также организмы, потребляющие хемосинтетические археи, являются основными потребителями.

Травоядные

Не все структуры растений легко перевариваются, в отличие от мясистых плодов, которые эволюционировали для употребления в пищу и помогают рассеивать семена.

Эрвиборо. Источник: Ларри Д. Мур

В этом смысле травоядные приспособились переваривать волокнистые ткани растений через сложные пищеварительные системы. В этих системах устанавливаются симбиотические отношения с бактериями или простейшими, которые помогают процессу ферментации.

Всеядные животные

Всеядные животные поедают организмы, способные вести себя как первичные, вторичные и даже третичные потребители. То есть это организмы, которые потребляют пищу как растительного, так и животного, грибкового или бактериального происхождения.

В эту категорию входят люди, а также их родственники шимпанзе и другие животные, такие как медведи. Точно так же многие детритофаги и разлагатели ведут себя строго как всеядные.

Присутствие всеядных, особенно на промежуточных уровнях сети, усложняет их анализ.

- Вторичные потребители

Это те гетеротрофные организмы, которые не могут напрямую потреблять производителей и получать свою энергию, потребляя первичных потребителей. Они представляют собой плотоядных животных, которые поглощают и переваривают ткани, составляющие тела основных потребителей, для получения энергии и развития.

Меньшие хищники

В качестве вторичных потребителей, особенно те организмы, которые, питаясь первичными потребителями, могут быть объектом потребления. В этом случае они будут служить пищей для более крупных хищников, составляющих категорию третичных потребителей.

Насекомоядные растения

Dionaea muscipula

Другой случай, который вносит сложность в трофические сети, - это насекомоядные растения. Эти растения являются производителями, поскольку они осуществляют процесс фотосинтеза за счет солнечной энергии, но они также являются вторичными и третичными потребителями, поскольку они разлагают насекомых.

Например, виды растений семейств Droseraceae (род Drosera) и Sarraceniaceae (род Heliamphora) растут на вершинах тепуй (пластинчатые горы из песчаника с бедными азотом почвами). Эти виды растений эволюционировали для получения азота из тел насекомых и даже маленьких лягушек.

- Третичные потребители

Это гетеротрофные организмы, которые питаются другими потребителями, как первичными, так и вторичными. В случае всеядных животных они также включают производителей непосредственно в свой рацион.

Вот суперхищники, организмы, способные превзойти других, но не подверженные хищничеству. Однако в конце своего жизненного цикла их съедают падальщики, детритофаги и разлагатели.

Супер хищники

Считается, что они находятся на вершине пищевой пирамиды, а главным суперхищником являются люди. Почти во всех пищевых сетях есть один или несколько из этих суперхищников, таких как лев в африканской саванне и ягуар в тропических лесах Амазонки.

Плотоядные. Источник: Лука Галуцци (Lucag)

В морских экосистемах есть акулы и косатки, а в тропических пресноводных экосистемах - крокодилы и аллигаторы.

Мусорщики

Некоторые животные питаются тушами других животных, на которых они не охотились. Таковы канюки или стервятники, а также некоторые виды гиен (пятнистая гиена способна на охоту).

Следовательно, речь идет о потребителях, которые питаются потребителями любого трофического уровня. Некоторые авторы включают их в разложители, в то время как другие отрицают это место, потому что эти животные потребляют большие куски мяса.

На самом деле, есть некоторые хищники, которые действуют как падальщики, когда охота ограничена, например, большие кошки и даже люди.

Паразиты

Различные формы паразитизма также являются фактором сложности пищевых сетей. Бактерия, грибок или патогенный вирус поглощают паразитированный организм и даже вызывают его гибель и поэтому ведут себя как потребители.

- Разлагатели или детритофаги

Он включает большое разнообразие организмов, которые способствуют разложению органических веществ после смерти живых существ. Это гетеротрофы, которые питаются разлагающимся органическим веществом и включают бактерии, грибы, протистов, насекомых, кольчатых червей, крабов и других.

Бактерии и грибы

Хотя эти организмы не способны напрямую поглощать части органического вещества, они являются очень эффективными разложителями. Они делают это благодаря секреции веществ, способных растворять ткани, а затем поглощать питательные вещества.

Детритофаги

Детритофаги. Источник: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Earthworm.jpg

Эти организмы напрямую потребляют разлагающиеся органические вещества для получения пищи. Например, дождевые черви (Lumbricidae), перерабатывающие органические вещества, щитовки (Oniscidea), жуки и многие виды крабов.

Типы пищевой сети

Существуют разные критерии классификации пищевых сетей, и в принципе существует столько же типов пищевых сетей, сколько экосистем на Земле.

- По доминирующей среде

Первый критерий классификации основан на двух основных существующих средах на планете - суше и воде. Таким образом, существуют наземные сети и водные сети.

В свою очередь, водные сети подразделяются на пресноводные и морские; в каждом случае существуют разные типы сетей.

- По биологическому взаимодействию

Их также можно дифференцировать по преобладающему биологическому взаимодействию, наиболее распространенным из которых является хищничество. В них последовательность хищничества генерируется первичными продуцентами и их потреблением травоядными животными.

Паразитизм

Существуют также трофические сети, основанные на паразитизме, в которых вид, обычно меньший, чем хозяин, питается им. С другой стороны, существуют гиперпаразиты (организмы, паразитирующие на других паразитах).

Например, семейство растений Loranthaceae объединяет гемипаразитические растения. В этом случае растения осуществляют фотосинтез, но они паразитируют на других растениях, чтобы получить воду и минералы.

Кроме того, есть некоторые виды этого семейства, которые паразитируют на других растениях той же группы и ведут себя как гиперпаразиты.

- По модели представления

Пищевые сети также классифицируются в зависимости от используемой модели представления. Это зависит от интереса исследователя, согласно которому модель будет отражать определенный тип информации.

Таким образом, существуют исходные сети, затонувшие сети, сети связи, сети потоков энергии и функциональные сети.

Исходные сети

Эти модели сосредоточены на основных узлах-источниках, то есть на тех, которые обеспечивают наибольшее количество пищи для системы. Таким образом, они представляют всех хищников, которые питаются этими узлами, и количество получаемой ими пищи.

Затонувшие сети

В отличие от предыдущей модели, эта фокусируется на узлах хищников, представляющих всю их добычу и то, что она потребляет. Таким образом, в то время как исходная сеть идет снизу вверх в последовательности трофических уровней, затонувшая сеть следует обратным путем.

Сети связи

В этом случае каждый начинает с сети в целом и пытается представить все возможные пищевые связи в экосистеме.

Сети перетока

Этот тип модели пищевой сети фокусируется на количественном потоке энергии через экосистему. Это так называемые стехиометрические исследования, которые устанавливают количество вещества и энергии, которые взаимодействуют в реакции, и измеряют продукт.

Функциональные сети

Функциональные сети сосредоточены на установлении веса каждой подгруппы узлов в работе системы, определении структуры и функций. Предполагается, что не все пищевые взаимодействия, происходящие в экосистеме, имеют одинаковое значение для ее функциональной стабильности.

В то же время этот тип сети оценивает, сколько из возможных трофических связей в экосистеме действительно существует и какие узлы обеспечивают большую или меньшую биомассу.

- Эволюция пищевых сетей

Наконец, трофическая сеть может быть неоэкологической или палеоэкологической. В первом случае он представляет собой существующую пищевую сеть, а во втором - реконструкцию уже потухшей сети.

Наземная пищевая сеть

В наземной среде существует большое разнообразие экосистем, состоящих из различных комбинаций видов. Таким образом, трофические сети, которые можно разграничить, достигают огромного количества.

Наземная трофическая сеть. Источник: Крис 論 (по произведениям Дж. Патрика Фишера, К. Шухмахера, Madprime, Луиса Фернандеса Гарсиа, Луиса Мигеля Бугалло Санчеса, chung-tung yeh, Susanne Heyer и Simon Andrews)

Необходимо иметь в виду, что биосфера - это полностью взаимосвязанная сложная система, поэтому она представляет собой гигантскую пищевую сеть. Однако, чтобы понять функционирование природы, человек определяет функциональные части этой сети.

Таким образом, можно охарактеризовать трофическую сеть тропического леса, леса умеренного пояса, саванны или пустыни как отдельные объекты.

- Пищевая сеть леса

В тропическом лесу огромное разнообразие живых организмов, равно как и создаваемой в нем микросреды. Следовательно, пищевые взаимодействия, которые происходят, также очень разнообразны.

Продуктивность и круговорот питательных веществ

Продуктивность растений тропических лесов высока, а также высокая эффективность повторного использования питательных веществ. Фактически, самая высокая доля питательных веществ содержится в биомассе растений и в подстилке, покрывающей почву.

Производители

Самый большой сбор солнечной энергии производителями в тропическом лесу происходит в верхнем пологе. Однако есть несколько нижних слоев, которые улавливают свет, который удается фильтровать, в том числе альпинисты, эпифиты, травы и наземные кустарники.

Основные потребители

В соответствии с вышеизложенным, большинство основных потребителей леса кормятся в пологе леса. Существует большое разнообразие насекомых, которые питаются листьями деревьев, а птицы и летучие мыши поедают фрукты и семена.

Есть также млекопитающие, такие как обезьяны, ленивцы и белки, которые питаются листьями и плодами.

Вторичные потребители

Многие птицы являются насекомоядными, а некоторые насекомые, такие как богомол, являются хищниками других травоядных насекомых. Есть также насекомоядные млекопитающие, такие как медовый медведь, который питается муравьями, в данном случае как травоядными, так и плотоядными.

Муравьи джунглей

Одной из самых многочисленных и разнообразных групп в джунглях являются муравьи, хотя из-за своего размера они остаются незамеченными.

Различные виды муравьев могут вести себя как основные потребители, питаясь листьями и выделениями растений. Другие виды действуют как вторичные потребители, охотясь и питаясь другими насекомыми и даже более крупными животными.

Муравьи Источник: Мухаммад Махди Карим

Ярким примером являются муравьи-легионеры или марабунта в тропических лесах, которые периодически составляют тысячи или миллионы особей. Они наступают вместе, охотясь на всех животных, находящихся в пределах досягаемости, в основном насекомых, хотя они могут поедать мелких позвоночных.

Заливной лес или затопленный лес

Этот тип леса является ярким примером сложности, которую трофическая сеть может достигнуть в тропическом лесу. В этом случае в сезон дождей в горных хребтах, которые дают начало большим рекам, пересекающим леса, случаются наводнения.

Воды реки проникают в джунгли, достигая 8 и 10 м в высоту, и в этих условиях трофическая сеть пресной воды и суши джунглей объединяется.

Таким образом, есть такие случаи, как рыба Arapaima gigas, способная одним прыжком поймать мелких животных, сидящих на листьях деревьев.

Третичные потребители

Великие хищники тропических лесов - кошачьи, большие змеи, а также крокодилы и аллигаторы. В случае тропических лесов американских тропиков примерами этого являются ягуар (Panthera onca) и анаконда (Eunectes murinus).

Со своей стороны, в африканских джунглях водятся леопард, ядовитая черная змея мамба (Dendroaspis polylepis) или африканский питон (Python sebae). А в случае тропической Азии - тигр (Panthera tigris) и сетчатый питон (Malayopython reticulatus).

Есть также хищные птицы, которые занимают высший трофический уровень, например, орел гарпия (Harpia harpyja).

Разложители

Пол тропического леса сам по себе представляет собой экосистему с большим разнообразием организмов. К ним относятся различные группы, такие как бактерии, грибы, протисты, насекомые, кольчатые червяки и млекопитающие, которые строят там свои норы.

Большинство этих организмов участвуют в процессе разложения органических веществ, которые поглощаются сложной системой корней и грибов.

Было обнаружено, что ризосфера (корневая система почвы) включает так называемые микоризные грибы. Эти грибы устанавливают симбиотические отношения с корнями, которые обеспечивают их питательными веществами, а грибы способствуют поглощению воды и минералов деревом.

- Пищевая сеть пустыни

Пустыни представляют собой экосистемы с низкой продуктивностью из-за условий окружающей среды, особенно из-за нехватки воды и экстремальных температур. Эти экологические условия обуславливают скудный растительный покров, поэтому производство ограничено, а фауна скудна.

Немногочисленные виды растений, например животные, адаптировались в процессе эволюции к этим условиям. Большинство животных ведут ночной образ жизни и проводят день в подземных убежищах, чтобы избежать солнечного излучения.

Производители

В этих экосистемах продуценты состоят из ксерофильных видов растений (адаптированных к условиям засухи). В случае американских пустынь хорошим примером являются кактусы, которые являются съедобными фруктами, потребляемыми насекомыми, птицами и грызунами.

Основные потребители

В пустынных районах живут насекомые, птицы, рептилии и грызуны, питающиеся немногими растениями, населяющими пустыню. В пустыне Сахара есть виды травоядных, которые могут долгое время обходиться без питьевой воды.

Дромадер (Camelus dromedarius). Источник: Сезар И. Мартинс из Жундиаи, Бразилия.

Среди них дромадер (Camelus dromedarius) и газель доркас (Gazella dorcas).

Вторичные потребители

В пустыне обитают хищные виды, которые питаются основными потребителями. Среди них паукообразные, такие как скорпионы, которые питаются другими насекомыми.

Точно так же есть хищные птицы, такие как ястребы и совы, которые ловят других птиц, грызунов и рептилий. Есть также ядовитые змеи, такие как гремучая змея (Crotalus spp.), Добычей которых в основном являются грызуны пустыни.

В американских пустынях среди млекопитающих встречаются пума (Puma concolor) и койот (Canis latrans). Хотя в Сахаре обитает несколько видов лисиц, среди них фенек (Vulpes zerda) и бледная лисица (Vulpes pallida).

Третичный потребитель

Гепард Сахары (Acinonyx jubatus hecki) - самый крупный хищник в этой пустыне, но, к сожалению, он находится под угрозой исчезновения.

Морская трофическая сеть

Морская пищевая сеть. Источник: Крис 論 (по произведениям Дж. Патрика Фишера, К. Шухмахера, Madprime, Луиса Фернандеса Гарсиа, Луиса Мигеля Бугалло Санчеса, chung-tung yeh, Susanne Heyer и Simon Andrews)

Разнообразие морской среды также определяет большое разнообразие трофических сетей. В этом случае выделяются два типа основных трофических сетей: один, основанный на фитопланктоне, и другой, поддерживаемый хемосинтетическими археями.

- На основе фитопланктона

Наиболее характерная трофическая сеть морской среды основана на деятельности фитопланктона (микроскопических фотосинтезирующих организмов, плавающих в поверхностных слоях). От этих производителей образуются различные пищевые цепи, которые образуют сложные морские трофические сети.

Производители

Фитопланктон включает многочисленные виды цианобактерий, протистов и одноклеточных водорослей, таких как диатомовые водоросли. Это фотосинтетические автотрофы, которые составляют популяции миллиардов микроскопических особей.

Фитопланктон (диатомеи). Источник: профессор Гордон Т. Тейлор, Университет Стоуни-Брук.

Они уносятся океанскими течениями и служат пищей для основных потребителей. На мелководье, куда достигает солнечный свет, развиваются луга водорослей и даже водных покрытосеменных растений.

Производители также служат пищей для рыб, морских черепах и других организмов, которые, в свою очередь, являются хищниками.

Основные потребители

Один из основных - зоопланктон, микроскопические животные, которые также входят в состав планктона и питаются фитопланктоном. Кроме того, другими основными потребителями являются синий кит, китовая акула и многие рыбы.

В коралловых рифах коралловые полипы питаются фитопланктоном, а другие организмы питаются полипами. Так обстоит дело с рыбой-попугаем (Scaridae) и звездой тернового венца (Acanthaster planci).

Вторичные потребители

Среди них - различные организмы, питающиеся рыбой, например, другие рыбы, анемоны, улитки, крабы, тюлени, морские львы.

Третичные потребители

Крупные морские хищники - акулы, особенно более крупные виды, такие как белая акула. Еще один великий хищник в открытом море - косатка, как и дельфины, которые являются одной из любимых жертв косаток, которые, в свою очередь, питаются рыбой.

Разложители

Процессу разложения способствуют условия морской среды и действие бактерий и разлагающих червей.

- На основе хемосинтетических архей

В гидротермальных жерлах, которые находятся в океанических хребтах на глубине более 2000 м, существуют очень своеобразные экосистемы. Учитывая, что морское дно на этих глубинах практически безлюдно, здесь выделяется взрыв жизни.

Производители

Солнечный свет на эти глубины не проникает, поэтому процесс фотосинтеза не может развиваться. Вот почему пищевая сеть этих экосистем поддерживается автотрофными организмами, которые получают энергию из другого источника.

В данном случае это археи, которые способны окислять неорганические соединения, такие как сера, и производить химическую энергию. Эти бактерии находят среду, способствующую их массовому размножению, благодаря теплой воде фумарол, образовавшейся в результате вулканической активности.

Точно так же эти фумаролы выделяют такие соединения, как сера, которые служат для их хемосинтеза.

Основные потребители

Такие животные, как моллюски, черви и другие организмы, питаются археями. Точно так же существуют очень специфические симбиотические ассоциации, такие как ассоциация брюхоногих моллюсков, называемая плоской улиткой (Crysomallon squamiferum).

Эта улитка зависит исключительно от симбиотических отношений, которые она устанавливает с хемосинтетическими археями, которые обеспечивают ее пищей.

Вторичные потребители

Некоторые глубоководные рыбы питаются другими организмами, которые, в свою очередь, потребляют хемосинтетические бактерии.

Детритофаги

В глубинах океана обитают виды рыб, червей и других организмов, которые живут за счет органических остатков, которые осаждаются с поверхности.

Токи и питательные вещества

Холодные глубокие течения выталкивают питательные вещества с морского дна на поверхность, интегрируя морские пищевые сети.

Ссылки

1. Калоу, П. (ред.) (1998). Энциклопедия экологии и природопользования.
2. Крус-Эскалона, В. Х., Моралес-Сарате, М. В., Андрес Ф. Навиа, А. Ф., Хуан М. Родригес-Барон, Дж. М. и дель Монте-Луна, П. (2013). Функциональный анализ трофической сети Bahía Magdalena Baja California Sur, Мексика. Т. Am. J. Aquat. Говядина.
3. Маргалеф, Р. (1974). Экология.
4. Монтойя, Дж. М., Соле, Р. В. и Родригес, Массачусетс (2001). Архитектура природы: сложность и хрупкость экологических сетей. Экосистемы.
5. Purves, WK, Sadava, D., Orians, GH и Heller, HC (2001). Жизнь. Наука биология.
6. Томпсон, Р.М., Хемберг, М., Старзенский, Б.М. и Шурин, Дж. Б. (2007). Трофические уровни и трофические сплетения: преобладание всеядности в настоящих пищевых сетях. Экология.