"Биология. Общая биология. Базовый уровень. 10-11 классы". В.И. Сивоглазов (гдз)

Пищевые цепи, экологическая пирамида. Круговорот веществ и энергии в экосистемах

Вопрос 1. Что такое пищевая цепь (цепь питания) и что лежит в ее основе?
Каждый организм, участвующий в круговороте веществ и энергии, находится на определенном пищевом (трофическом) уровне, образуя пищевое (трофическое) звено. Пищевая цепь — это соединение нескольких трофических звеньев. Выделяют несколько трофических уровней:
Первый трофический уровень экосистемы образуют автотрофы — зеленые растения, фото- и хемосинтезирующие бактерии.
Второй уровень цепи питания образуют растительноядные животные, а также паразитические высшие и низшие растения.
К третьему трофическому уровню относятся плотоядные животные, которые питаются травоядными. Это хищники первого порядка — насекомоядные птицы, мелкие млекопитающие, рептилии, амфибии. Сюда же относятся и паразиты этих животных.
Четвертый трофический уровень представлен более крупными плотоядными животными — хищниками второго порядка и их паразитами.
Пятый трофический уровень занимают редуценты (деструкторы), потребляющие мертвое органическое вещество. К ним принадлежат беспозвоночные животные — сапрофаги, растения — сапрофаги, гетеротрофные микроорганизмы, грибы, простейшие.

Вопрос 2. Чем определяется устойчивость экосистемы?
Наиболее устойчивыми являются биогеоценозы, характеризующиеся: 1) большим видовым разнообразием, 2) наличием неспециализированных видов, 3) слабой степенью отграниченноcn от соседних экологических систем и 4) большой биомассой. Действительно, разнообразие видового состава биоценозов обеспечивает реальное существование не столько цепей, сколько сетей питания, поскольку на каждом трофическом уровне находятся организмы разных видов, способные заместить друг друга в выполнении функций биотического круговорота веществ при изменении экологической ситуации.
В реальных экосистемах сосуществуют многие трофические цепи. Они сложным образом переплетаются, поскольку каждый биологический вид (популяция) может использовать разные источники пищи и сам является поставщиком органических веществ для многих видов. В результате возникают так называемые трофические (пищевые) сети, которые и определяют устойчивость экосистемы. Действительно, если цепь изолирована, то после исчезновения одного из звеньев все последующие трофические уровни тоже исчезнут (волки, питающиеся только оленями, после истребления оленей вымрут). Если же возможны разветвления и переплетения цепей, то просто произойдет переключение на другие источники пищи (волки могут питаться оленями, зайцами и грызунами, следовательно, в случае вымирания оленей они станут охотиться на мелкую добычу).

Вопрос 3. Составьте пищевую цепь, начинающуюся от растений.
Общая закономерность состоит в том, что в начале пищевой цепи находятся зеленые растения, в конце — крупные хищники.
Трофические цепи, которые начинаются от растений, называют пастбищными пищевыми цепями. Приведем в качестве примера цепь, характерную для сообщества луга: луговые растения → кузнечик → бурозубка → полевой лунь. Еще один пример — пищевая цепь пресного водоема: фитопланктон (одноклеточные водоросли) → зоопланктон (дафнии, циклопы) → мелкие рыбы (уклейки, плотва) → крупные рыбы (окуни, щуки).

Вопрос 4. Приведите примеры детритных пищевых цепей.
Термин детрит образован от латинского слова detritus — «истертый». Им обозначают мертвое органическое вещество, обычно существующее в виде мелких (в том числе, микроскопических) частиц. Детрит образуется из погибших растений и животных или их выделений и служит источником энергии для детритных пищевых цепей. Приведем примеры: листовой опад → дождевой червь → певчий дрозд → ястреб-перепелятник; озерный детрит → мотыль (личинка комара-звонца) → колюшка → зимородок.

Вопрос 5. Объясните, что такое экологическая пирамида.
Существенно, что пищевые цепи в природе обычно включают 3—4 звена. Это обусловлено тем, что большая часть получаемой энергии (80—90%) используется организмами на поддержание жизнедеятельности и построение тела. По этой причине на каждом последующем 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 хищники — только 1 кг. Эта закономерность носит название экологической пирамиды. Экологическая пирамида отражает число особей на каждом этапе пищевой цепи, 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 непосредственно не истребляются. Ограничивающим фактором здесь является только размер территории для кормления 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 становятся кормовой базой высших животных. Прогрессивная эволюция оказывается возможной только для групп, находящихся на вершине экологической пирамиды.
Кроме пирамиды биомассы различают пирамиды численности и пирамиды энергии.