Трофическая цепь – это одно из наиболее значимых свойств любой экосистемы. Это пищевая цепочка. Она показывает определенную горизонтальную последовательность видов. При этом отражается движение в экосистеме в процессе питания биохимической энергии и органических веществ. Например: трава – заяц – волк - бактерии. Как правило, на вершине трофической пирамиды находится крупный хищник. Сам этот термин - производное греческого слова «трофее», что означает «пища». Прежде чем разобраться с тем, что такое пищевая цепь, нужно рассмотреть такие понятия, как продуценты, консументы и редуценты.
Пищевые цепи не отделены одна от другой, они очень переплетены. Их переплетение можно называть пищевой сетью.
В природном сообществе некоторые организмы, которые получают пищу от растительности через равное число этапов, относят к одному трофическому уровню. Справедливо отметить, что данная трофическая классификация распределяет по группам не сами виды, а типы их жизнедеятельности; популяция данного вида будет занимать один и более трофических уровней, это зависит от того, какие источники энергии она использует.
В каждой экосистеме можно отметить некоторое число трофических звеньев или уровней. Самый первый уровень изображен продуцентами, а второй и следующие уровни представлены консументами. Последний уровень главным образом образован грибами и микроорганизмами, которые питаются мертвым органическим соединением (редуцентами).
Их главная функция в экосистеме – осуществлять распад органических соединений до начальных минеральных элементов. Взаимосвязанный ряд трофических уровней и является трофической цепью или цепью питания.
Существует всего два основных типа пищевых цепей: детритные и пастбищные. У них имеются существенные отличия. Пастбищная пищевая цепь (или цепь выедания) строится на сложных взаимоотношениях различных групп растений, животных и сапрофитов. Ее основу составляют автотрофные организмы. Это прежде всего растения. Затем идут растительноядные животные. Например, копытные или грызуны. В океанах и морях это может быть зоопланктон. И, наконец, на вершине пищевой цепи находятся хищники 2-го порядка. Это виды, на которые не охотятся в естественных условиях. Например, медведи, представители семейства кошачьих, хищные птицы. Особенно длинные пастбищные пищевые цепи в океанах. Здесь обнаруживаются консументы 6-го и 7-го порядка.
Пастбищная цепь содержит три звена:
- продуценты – автотрофные организмы, самостоятельно синтезирующие энергию;
- консументы – гетеротрофные организмы, потребляющие готовые органические вещества путём поедания продуцентов или консументов низшего порядка;
- редуценты – сапротрофы, питающиеся остатками органических веществ – детритом.
Продуценты – это группа организмов, способных синтезировать сложные органические вещества из минеральных соединений. К ним относятся, прежде всего, автотрофы. Это растения и микроскопические водоросли, которые способны преобразовывать внешнюю солнечную энергию в биохимическую энергию путем фотосинтеза. Он накапливается в клетках и участвует в обмене веществ. В экосистемах примерами производителей являются папоротники, мхи, голосеменные и цветковые растения. В океане, это планктон. Мельчайшие зеленые водоросли являются примером производителей всех водных экосистем.
Консументы – это различные типы организмов, которые питаются исключительно органическим веществом, которое синтезируется производителями. В экосистеме, гетеротрофы, называются пигментами. Это могут быть плотоядные и травоядные животные, насекомые. Есть консументы разного порядка. Это деление основано на положении организмов в пищевой цепи.
К консументам 1-го порядка относят растительноядных животных, насекомых и птиц. Например, пищевая цепь леса может включать зайца, мышь, косулю, лося. Все эти животные являются консументами 1-го порядка. Их отличительная черта заключается в том, что они поедают продуценты, то есть растения. В основном это грызуны, копытные, змеи, ящерицы и различные амфибии, а также насекомые, рыбы, мелкие птицы.
Консументы 2-го и последующих порядков – это исключительно хищные виды. Они строят свои белки из органического материала животного и растительного происхождения. К этой группе относят медведей, семейство собачьих, кошачьих, крупных хищных птиц, рептилий и змей. В экосистеме океана данную нишу занимают киты и дельфины.
Редуцентами называют утилизирующие органические остатки микроорганизмы. Это бактерии и грибы. Они обитают в почве и активизируют процессы гниения. Синонимом слова редуценты является термин «деструкторы». В настоящее время в эту группу добавляют и бактериофаги.
Примеры простейших цепей:
Растение → заяц → волк Продуцент → травоядное животное → плотоядное животное.
Широко распространены и такие пищевые цепи:
Растительный материал (например, нектар) → муха → паук → землеройка → сова.
Сок розового куста → тля → божья коровка → паук → насекомоядная птица → хищная птица.
В водных, в частности, морских экосистемах пищевые цепи хищников длиннее, чем в наземных.
Пищевые цепи, включающие паразитов, идут от крупных организмов к мелким. Вокруг каждого вида насекомого-фитофага, питающегося растениями, формируется зооценоз паразитов и хищников, где хозяин является начальным звеном.
Детрийные цепи разложения наиболее распространены в лесах, а также там, где большая часть растительной массы не потребляется непосредственно травоядными. Но в то же время она исчезает. Он обрабатывается микроскопическими грибами и бактериями, которые называются сапрофитами. Все пищевые трофические цепи всегда начинаются с детрита. Они переносятся микроорганизмами, которые уничтожают и утилизируют их. Затем появляются детриты и их потребители – хищные виды. В морских и океанических экосистемах, особенно на больших глубинах, также преобладают цепи детрита. Существуют условия, при которых большое количество хищников не выживают, поэтому их место занимают микроорганизмы.
Вычленение детритных цепей связано прежде всего с тем, что минерализация органики практически идет на всех трофических уровнях: и растения и животные в процессе метаболизма редуцируют органическое вещество до диоксида углерода и воды; эти продукты выводятся в окружающую среду так же, как и минеральные соли (последнее особенно свойственно животным). Животные-сапрофаги механически, а отчасти и химически разрушают мертвое органическое вещество, подготавливая его к воздействию редуцентов. В наземных экосистемах этот процесс сосредоточен преимущественно в подстилке и в почве.