Трофическая цепь¶

Трофическая цепь (цепь питания, пищевая цепь) — последовательность организмов, в которой каждое предыдущее звено служит пищей для последующего, что обеспечивает перенос вещества и энергии в экосистеме. Каждое звено цепи называется трофическим уровнем. Трофические цепи являются одной из основных форм организации биотического круговорота и ключевой концепцией экологии.

¶Структура и типы

Выделяют два основных типа трофических цепей:

• Пастбищные цепи (цепи выедания) — начинаются с продуцентов (зелёных растений, автотрофов), которые поедаются консументами первого порядка (фитофагами), те, в свою очередь, — консументами второго порядка (хищниками) и так далее. Пример: трава — заяц — лиса — волк.
• Детритные цепи (цепи разложения) — начинаются с детрита (мёртвого органического вещества: опавшая листва, трупы, экскременты), который потребляется детритофагами (дождевые черви, жуки-мертвоеды), а затем редуцентами (бактерии, грибы). Пример: листовой опад — мокрица — почвенный клещ — хищная нематода.

В водных экосистемах детритные цепи часто преобладают, так как значительная часть органики опускается на дно. В наземных экосистемах соотношение типов цепей зависит от климата и продуктивности: в тундре и тайге доля детритных цепей выше, чем в тропических лесах.

¶Трофические уровни

Каждый трофический уровень объединяет организмы, занимающие определённое положение в цепи питания:

1. Продуценты — автотрофы (растения, цианобактерии), создающие органическое вещество из неорганического.
2. Консументы I порядка — растительноядные животные (фитофаги).
3. Консументы II порядка — хищники, питающиеся фитофагами.
4. Консументы III и последующих порядков — более крупные хищники, паразиты и сверххищники.
5. Редуценты — гетеротрофы (бактерии, грибы), разлагающие органику до минеральных веществ, возвращая их в круговорот.

Организмы могут занимать разные трофические уровни в зависимости от источника пищи. Например, человек, питаясь растительной пищей, является консументом I порядка, а употребляя говядину — консументом II порядка.

¶Правило экологической пирамиды

Передача энергии между трофическими уровнями подчиняется правилу Линдемана (закону 10 %): на каждый следующий уровень переходит не более 10 % энергии, заключённой в биомассе предыдущего уровня. Остальная энергия расходуется на метаболизм, теплоотдачу и недоступна для следующего звена.

Вследствие этого трофические цепи в природе редко включают более 5–6 звеньев, а численность и биомасса организмов на каждом последующем уровне закономерно уменьшается. Это отражается в виде пирамид чисел, биомассы и энергии.

¶Сети питания

В реальных экосистемах трофические цепи не существуют изолированно. Один организм может входить в несколько цепей, питаясь разными объектами. Совокупность переплетающихся цепей образует трофическую сеть. Сети питания характеризуются связностью и устойчивостью: чем больше связей, тем выше буферность экосистемы к изменениям численности отдельных видов. Разрыв одной цепи компенсируется переключением организмов на альтернативные источники пищи.

¶Значение и применение

Концепция трофической цепи используется в:

• Экологическом мониторинге — оценка состояния экосистем по структуре пищевых цепей;
• Сельском хозяйстве — расчёт биологической продуктивности и норм выпаса;
• Охране природы — прогнозирование последствий интродукции видов (например, завоз хищников для борьбы с вредителями);
• Токсикологии — анализ процессов биоаккумуляции и биомагнификации (накопления токсинов, таких как ртуть и ДДТ, в верхних звеньях цепи);
• Рыболовстве — моделирование запасов промысловых видов.

Нарушение трофических цепей в результате антропогенного воздействия (перепромысел, загрязнение, уничтожение местообитаний) ведёт к деградации экосистем, что проявляется в виде трофических каскадов — цепных реакций, затрагивающих все уровни.

¶Источники

• Бигон М., Харпер Дж., Таунсенд К. Экология. Особи, популяции и сообщества. — М.: Мир, 1989.
• Одум Ю. Экология: в 2 т. — М.: Мир, 1986.
• Шилов И. А. Экология. — М.: Высшая школа, 2003.