25 - богомол, 26 - наездник, 27 - лягушка, 28 - игуана, 29 - му-
равьед, 30 -листонос, 31- дятел, 32- гарпия, 33-удав, 34-паук-
птицеяд, 35 - скорпион, 36 - ягуар, 36а - броненосец, 37 - наземная
пиявка, 38 - многоножка сколопендра, 39 - червяга, 40 - клещ, 41 - но-
гохвостка, 43 - таракан, 43 - дождевой червь, 44 - гриф, 45 - навозный
жук, 46 - комар
-211-
ющиеся соком растений, и потребители древесины.
Каждый ярус служит и местом обитания определенных
групп позвоночных животных: амфибий, рептилий
(змей), птиц, грызунов (полевки, мыши), копытных
(лоси, олени), хищников (лисица, волк), верхнюю часть
почвенного яруса осваивают кроты.
Ярким примером многоярусной структуры биоцено-
зов служит тропический дождевой лес (рис. 73). Распре-
деление разных групп организмов по глубине свойствен-
но и биоценозам водоемов.
Таким образом, в состав биоценозов всегда входит
очень много (до нескольких тысяч) видов разного
уровня организации - от бактерий до позвоночных.
Их взаимоотношения в первую очередь определяются
пищевыми потребностями. Зеленые растения планеты
ежегодно образуют 170-180 млрд. т. (по сухой массе)
нового органического вещества. Рассмотрим, как она
перемещается по пищевым цепям.
Цепи питания и поток энергии в биоценозе. Ряд
взаимосвязанных видов, из которых каждый предыду-
щий служит пищей последующему, носит название
цепи питания. Пищевая цепь, или цепь питания,- это
перенос энергии от растения через ряд организмов
путем поедания одних видов другими. Таким образом,
цепи питания - это трофические связи между видами
(от греч. <трофе> - питание). Разные уровни питания
в экологической системе называют трофическими уров-
нями. В основе цепи питания (первый трофический
уровень) лежат зеленые растения - продуценты. Вто-
рой - первичные консументы (растительноядные жи-
вотные), третий -вторичные консументы (плотоядные
животные, поедающие растительноядных) и т. д.
Существенно, что пищевые цепи в природе обычно
включают 3-4 эвена. Это обусловлено тем, что большая
часть получаемой энергии (80-90 %) используется
организмами на поддержание жизнедеятельности и
построение тела. По этой причине на каждом последую-
щем трофическом уровне число особей прогрессивно
уменьшается. Так. в среднем из 1000 кг растений
образуется 100 кг тела травоядных животных. Хищники,
поедающие травоядных, могут синтезировать из этого
количества 10 кг своей биомассы, а вторичные хищни-
ки - только 1 кг. Эта закономерность носит название
экологической пирамиды. Экологическая пирамида
отражает число особей на каждом этапе пищевой цепи,
-212-
или количество биомассы, или количество энергии. Все
эти величины имеют одинаковую направленность. С
каждым звеном в цепи организмы становятся крупнее,
они медленнее размножаются, их число уменьшается.
Особи вида, занимающего положение высшего звена,
свободно размножаются, конкурируют друг с другом,
но во взрослом состоянии не имеют врагов и непосред-
ственно не истребляются. Ограничивающим фактором
Рис. 74. Сети питания в экологической системе
-213-
здесь является только размер территории для кормле-
ния и количество пищи. Виды, занимающие положение
низших звеньев, обеспечены питанием, но интенсивно
истребляются. Например, мышей потребляют лисы,
волки, совы, змеи. В морях мелких ракообразных
(например, креветок) в качестве источников пищи
используют самые разнообразные животные, в том
числе рыбы и млекопитающие. Такие организмы стано-
вятся кормовой базой высших животных. Прогрессив-
ная эволюция оказывается возможной только для групп,
находящихся на вершине экологической пирамиды.
В девоне это были кистеперые рыбы - рыбоядные
хищники; в карбоне-хищные стегоцефалы, в перм-
ском периоде-рептилии, охотившиеся на стегоцефа-
лов. На протяжении всей мезозойской эры млекопитаю-
щие истреблялись хищными рептилиями, стоявшими
на высшем уровне в пищевых взаимоотношениях, и
только после их вымирания достигли расцвета.
В реальных условиях цепи питания могут перекре-
щиваться, образуя сети питания (рис. 74). Общая
закономерность состоит в том, что в начале пищевой
цепи находятся зеленые растения, в конце - крупные
хищники.
Круговорот веществ в природе
Деятельность живых организмов сопровождается
извлечением из окружающей их неживой природы боль-
ших количеств минеральных веществ. После смерти
организмов составляющие их химические элементы
возвращаются в окружающую среду. Так возникает
биогенный круговорот веществ в природе, т. е. циркуля-
ция веществ между атмосферой, гидросферой, литосфе-
рой и живыми организмами.
Приведем некоторые примеры.
Круговорот воды. Под действием энергии Солнца
вода испаряется с поверхности водоемов и воздушными
течениями переносится на большие расстояния. Выпа-
дая на поверхность суши в виде осадков, она способст-
вует разрушению горных пород и делает составляющие
их минералы доступными для растений, микроорганиз-
мов и животных. Она размывает верхний почвенный
слой и уходит вместе с растворенными в ней химически-
ми соединениями и взвешенными органическими и неор-
ганическими частицами в моря и океаны. Циркуляция
-214-
воды между океаном и сушей - важнейшее звено в
поддержании жизни на Земле.
Растения участвуют в круговороте воды двояким
способом: извлекают ее из почвы и испаряют в атмос-
феру; часть воды в клетках растений расщепляется
в процессе фотосинтеза. При этом водород фиксируется
в виде органических соединений, а кислород поступает
в атмосферу.
Животные потребляют воду для поддержания осмо-
тического и солевого равновесия в организме и выде-
ляют ее во внешнюю среду вместе с продуктами обмена
веществ.
Круговорот углерода. Углерод поступает в биосферу
в результате фиксации его в процессе фотосинтеза
(рис. 75). Количество углерода, ежегодно связываемого
растениями, оценивается в 46 млрд. т. Часть его посту-
пает в тело животных и освобождается в результате
дыхания в виде СО2, который вновь поступает в атмос-
феру. Кроме того, запасы углерода в атмосфере попол-
няются за счет вулканической деятельности и сжигания
человеком горючих ископаемых. Хотя основная часть
поступающего в атмосферу диоксида углерода погло-
щается океаном и откладывается в виде карбонатов,
Рис. 75. Круговорот углерода
-215-
содержание CO2 в воздухе медленно, но неуклонно
повышается.
Круговорот азота. Азот - один из основных биоген-
ных элементов - в громадных количествах содержится
в атмосфере, где составляет 80 % от общей массы ее
газообразных компонентов. Однако в молекулярной
форме он не может использоваться ни высшими растени-
ями, ни животными. В форму, пригодную для использо-
вания. атмосферный азот переводят электрические раз-
ряды (при которых образуются оксиды азота, в соедине-
нии с водой дающие азотистую и азотную кислоты),
азотфиксирующие бактерии и синезеленые водоросли.
Одновременно образуется аммиак, который другие
хемосинтезирующие бактерии последовательно перево-
дят в нитриты и нитраты. Последние наиболее усвояемы
для растений. Биологическая фиксация азота на суше
составляет примерно 1 г/м2, а в плодородных областях
достигает 20 г/м2.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
равьед, 30 -листонос, 31- дятел, 32- гарпия, 33-удав, 34-паук-
птицеяд, 35 - скорпион, 36 - ягуар, 36а - броненосец, 37 - наземная
пиявка, 38 - многоножка сколопендра, 39 - червяга, 40 - клещ, 41 - но-
гохвостка, 43 - таракан, 43 - дождевой червь, 44 - гриф, 45 - навозный
жук, 46 - комар
-211-
ющиеся соком растений, и потребители древесины.
Каждый ярус служит и местом обитания определенных
групп позвоночных животных: амфибий, рептилий
(змей), птиц, грызунов (полевки, мыши), копытных
(лоси, олени), хищников (лисица, волк), верхнюю часть
почвенного яруса осваивают кроты.
Ярким примером многоярусной структуры биоцено-
зов служит тропический дождевой лес (рис. 73). Распре-
деление разных групп организмов по глубине свойствен-
но и биоценозам водоемов.
Таким образом, в состав биоценозов всегда входит
очень много (до нескольких тысяч) видов разного
уровня организации - от бактерий до позвоночных.
Их взаимоотношения в первую очередь определяются
пищевыми потребностями. Зеленые растения планеты
ежегодно образуют 170-180 млрд. т. (по сухой массе)
нового органического вещества. Рассмотрим, как она
перемещается по пищевым цепям.
Цепи питания и поток энергии в биоценозе. Ряд
взаимосвязанных видов, из которых каждый предыду-
щий служит пищей последующему, носит название
цепи питания. Пищевая цепь, или цепь питания,- это
перенос энергии от растения через ряд организмов
путем поедания одних видов другими. Таким образом,
цепи питания - это трофические связи между видами
(от греч. <трофе> - питание). Разные уровни питания
в экологической системе называют трофическими уров-
нями. В основе цепи питания (первый трофический
уровень) лежат зеленые растения - продуценты. Вто-
рой - первичные консументы (растительноядные жи-
вотные), третий -вторичные консументы (плотоядные
животные, поедающие растительноядных) и т. д.
Существенно, что пищевые цепи в природе обычно
включают 3-4 эвена. Это обусловлено тем, что большая
часть получаемой энергии (80-90 %) используется
организмами на поддержание жизнедеятельности и
построение тела. По этой причине на каждом последую-
щем трофическом уровне число особей прогрессивно
уменьшается. Так. в среднем из 1000 кг растений
образуется 100 кг тела травоядных животных. Хищники,
поедающие травоядных, могут синтезировать из этого
количества 10 кг своей биомассы, а вторичные хищни-
ки - только 1 кг. Эта закономерность носит название
экологической пирамиды. Экологическая пирамида
отражает число особей на каждом этапе пищевой цепи,
-212-
или количество биомассы, или количество энергии. Все
эти величины имеют одинаковую направленность. С
каждым звеном в цепи организмы становятся крупнее,
они медленнее размножаются, их число уменьшается.
Особи вида, занимающего положение высшего звена,
свободно размножаются, конкурируют друг с другом,
но во взрослом состоянии не имеют врагов и непосред-
ственно не истребляются. Ограничивающим фактором
Рис. 74. Сети питания в экологической системе
-213-
здесь является только размер территории для кормле-
ния и количество пищи. Виды, занимающие положение
низших звеньев, обеспечены питанием, но интенсивно
истребляются. Например, мышей потребляют лисы,
волки, совы, змеи. В морях мелких ракообразных
(например, креветок) в качестве источников пищи
используют самые разнообразные животные, в том
числе рыбы и млекопитающие. Такие организмы стано-
вятся кормовой базой высших животных. Прогрессив-
ная эволюция оказывается возможной только для групп,
находящихся на вершине экологической пирамиды.
В девоне это были кистеперые рыбы - рыбоядные
хищники; в карбоне-хищные стегоцефалы, в перм-
ском периоде-рептилии, охотившиеся на стегоцефа-
лов. На протяжении всей мезозойской эры млекопитаю-
щие истреблялись хищными рептилиями, стоявшими
на высшем уровне в пищевых взаимоотношениях, и
только после их вымирания достигли расцвета.
В реальных условиях цепи питания могут перекре-
щиваться, образуя сети питания (рис. 74). Общая
закономерность состоит в том, что в начале пищевой
цепи находятся зеленые растения, в конце - крупные
хищники.
Круговорот веществ в природе
Деятельность живых организмов сопровождается
извлечением из окружающей их неживой природы боль-
ших количеств минеральных веществ. После смерти
организмов составляющие их химические элементы
возвращаются в окружающую среду. Так возникает
биогенный круговорот веществ в природе, т. е. циркуля-
ция веществ между атмосферой, гидросферой, литосфе-
рой и живыми организмами.
Приведем некоторые примеры.
Круговорот воды. Под действием энергии Солнца
вода испаряется с поверхности водоемов и воздушными
течениями переносится на большие расстояния. Выпа-
дая на поверхность суши в виде осадков, она способст-
вует разрушению горных пород и делает составляющие
их минералы доступными для растений, микроорганиз-
мов и животных. Она размывает верхний почвенный
слой и уходит вместе с растворенными в ней химически-
ми соединениями и взвешенными органическими и неор-
ганическими частицами в моря и океаны. Циркуляция
-214-
воды между океаном и сушей - важнейшее звено в
поддержании жизни на Земле.
Растения участвуют в круговороте воды двояким
способом: извлекают ее из почвы и испаряют в атмос-
феру; часть воды в клетках растений расщепляется
в процессе фотосинтеза. При этом водород фиксируется
в виде органических соединений, а кислород поступает
в атмосферу.
Животные потребляют воду для поддержания осмо-
тического и солевого равновесия в организме и выде-
ляют ее во внешнюю среду вместе с продуктами обмена
веществ.
Круговорот углерода. Углерод поступает в биосферу
в результате фиксации его в процессе фотосинтеза
(рис. 75). Количество углерода, ежегодно связываемого
растениями, оценивается в 46 млрд. т. Часть его посту-
пает в тело животных и освобождается в результате
дыхания в виде СО2, который вновь поступает в атмос-
феру. Кроме того, запасы углерода в атмосфере попол-
няются за счет вулканической деятельности и сжигания
человеком горючих ископаемых. Хотя основная часть
поступающего в атмосферу диоксида углерода погло-
щается океаном и откладывается в виде карбонатов,
Рис. 75. Круговорот углерода
-215-
содержание CO2 в воздухе медленно, но неуклонно
повышается.
Круговорот азота. Азот - один из основных биоген-
ных элементов - в громадных количествах содержится
в атмосфере, где составляет 80 % от общей массы ее
газообразных компонентов. Однако в молекулярной
форме он не может использоваться ни высшими растени-
ями, ни животными. В форму, пригодную для использо-
вания. атмосферный азот переводят электрические раз-
ряды (при которых образуются оксиды азота, в соедине-
нии с водой дающие азотистую и азотную кислоты),
азотфиксирующие бактерии и синезеленые водоросли.
Одновременно образуется аммиак, который другие
хемосинтезирующие бактерии последовательно перево-
дят в нитриты и нитраты. Последние наиболее усвояемы
для растений. Биологическая фиксация азота на суше
составляет примерно 1 г/м2, а в плодородных областях
достигает 20 г/м2.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18