Екологія: біологія взаємодії. III-11. Трофічні зв'язки та рівні

III-11. Трофічні зв'язки та рівні

Передача речовини та перетворення енергії в екосистемах відбувається завдяки живленню організмів. Глобальні процеси, що забезпечують життєдіяльність біосфери та створюють можливість існування людства, пов'язані з живленням безлічі окремих живих істот.

Автотрофи отримують біогени та необхідну енергію з середовища і створюють органічні речовини. Органічні речовини автотрофів споживають одні гетеротрофи, цих гетеротрофів — інші, і так до тих пір, поки синтезована автотрофами органічна речовина не буде зруйнована майже без залишку. Ці відносини, засновані на харчуванні, називаються трофічними (харчовими) зв'язками. Їх послідовності утворюють трофічні ланцюги.

Трофічний ланцюг — шлях перенесення органічної речовини та енергії, що міститься в ньому, від його перших одержувачів (автотрофів) через ряд організмів, які поїдають один одного. Виділяють два типи трофічних ланцюгів. Пасовищні ланцюги ведуть від зелених рослин до рослиноїдних тварин і далі до хижаків. Детритні ланцюги — від мертвої органічної речовини (детриту) до мікроорганізмів, детритофагів та їхніх хижаків (рис. 3.11.1).

Рис. 3.11.1. Пасовищні й детритні трофічні ланцюги взаємопов'язані

Розглядаючи, де і як розташовуються елементи пасовищних і детритних ланцюгів, ми побачимо, що більшість біогеоценозів розділена на два яруси: автотрофний ярус, добре освітлений, в якому переважає продукція, і гетеротрофний ярус, позбавлений світла, в якому переважає дихання. У наземних біогеоценозах автотрофний ярус розташований над ґрунтом, а у гетеротрофних — під його поверхнею. У водних екосистемах автотрофний ярус — це освітлена сонячним світлом товща води, а у гетеротрофних — темна глибина і донні опади. Пасовищні ланцюги тягнуться в автотрофному ярусі екосистем, а детритні — у гетеротрофних. Однак ці послідовності не є незалежними. Деякі тварини можуть отримувати енергію з різних ланцюгів. Ропуха, що вийшла ввечері на прогулянку, може з'їсти жука-листоїда, який щойно харчувався якоюсь городньою рослиною (і відноситься до одного з пасовищних ланцюгів), а може добути й жужелицю — хижого жука, що харчувався підземними безхребетними з детритних харчових ланцюгів. Відтак, ми можемо сказати, що всі трофічні ланцюги, які проходять в рамках тієї чи іншої екосистеми, утворюють її трофічну мережу.

Нам залишилося ввести ще одне поняття, пов'язане із трофічною структурою угруповань, але саме це поняття ми будемо найчастіше використовувати надалі. Трофічний рівень — це сукупність організмів угруповання, які отримують енергію сонця після однакової кількості перетворень. Природно, що першим трофічним рівнем є рівень продуцентів. Продуцентів поїдають консументи I рівня, тих — консументи II рівня і так далі.

Деякі види можуть у своїх різних проявах перебувати на різних рівнях. Отже, поняття трофічного рівня характеризує не вид як такий, а особливості його способу життя у конкретній екологічній ситуації. Людина може їсти картоплю, може свинину, а може і закусити делікатесною жабою. У цих ситуаціях вона виступає то як консумент I рівня, то — як II, то навіть як консумент III або IV рівня. Проте, відкидаючи екзотичну й делікатесну їжу, ми можемо встановити, що людина відноситься до I–II рівня консументів, тобто отримує сонячну енергію, перероблену один раз (рослинами) або двічі (спочатку рослинами, а потім рослиноїдними тваринами).
Через кожен трофічний рівень йде потік енергії, причому вихід з одного рівня є входом в інший. 

Енергія тече поверхами трофічної мережі з різною швидкістю. Для опису її потоку корисної характеристикою є час перенесення: (оборот) = біомаса / чиста продуктивність. Для водоростей час перенесення — близько декількох днів, для степу — 3 роки, для лісу — 25 років.

У лісовій підстилці час перенесення коливається від 3 місяців у вологому тропічному лісі до 100 років у хвойному лісі в горах. Експерименти із внесенням в екосистему радіоактивних індикаторів, передачу яких по трофічних мереж можна відстежити, дозволяють побачити картину переміщення речовини по екосистемі в часі.

Колообіг речовин в окремій екосистемі пов'язаний з колообігом речовин у біосфері в цілому. Іноді говорять про мале і велике кола обміну речовин.