Тема 1. Ланцюги живлення. Екологічні піраміди.
Основною властивістю живої матерії є обмін речовин. І саме в цьому процесі весь органічний світ прямо чи опосередковано пов'язаний з неорганічної природою, а окремі його частини між собою. Зокрема, перший етап цього процесу - харчування - є вузловим пунктом численних зв'язків тварин з рослинами і між собою. Тому трофічні (пов'язані з харчуванням) взаємини становлять основну частину складної мережі взаємовідносин тварин.
- Серед тварин розрізняють монофагів, які живляться одним видом їжі, олігофагів, що живляться невеликою кількістю видів, та поліфагів, які споживають різноманітну рослинну і тваринну їжу.
-У своєму харчуванні всі тварини прямо чи опосередковано залежать від рослинних організмів, так як тільки ці останні мають властивість виробляти в своєму тілі органічні речовини з неорганічних . Всі організми прийнято ділити на автотрофиних і гетеротрофних.
-До перших відносяться всі рослини, починаючи від одноклітинних водоростей і закінчуючи вищими квітковими, що містять у своєму тілі той чи інший пігмент і продукують речовини шляхом фотосинтезу - фототрофи, а також деякі бактерії, які використовують для цього енергію окислення неорганічних сполук - хемотрофи. Ці бактерії служать їжею для найпростіших і деяких нижчих безхребетних і, таким чином, вступають в кругообіг органічних речовин.
До гетеротрофних відносяться всі тварини і сапрофітні рослини, тобто організми що живляться органічними речовинами. Крім цього, розрізняють ще міксотрофні рослини, які можуть засвоювати як вуглекислоту, так і вуглець органічних вуглецевих сполук.
-За способом харчування і кругообігу органічних речовин на виділяють три категорії пов'язаних між собою організмів:
-1) продуценти - продукують органічні речовини (фотосинтезуючі рослини і хемотрофні бактерії).
-2) консументи - споживачі готових органічних речовин (всі тварини).
-3) редуценти - використовують продукти розпаду і залишки відмерлих рослин і тварин, мінералізують при цьому їх складові частини. Серед редуцентів виділяють сапрофагів, що живляться рослинними рештками (найпростіші, дощові черви, кліщі та ін.); некрофагів, які поїдають трупи (личинки мух, стерв'ятники, гієни); копрофагів, живляться екскрементами (личинки мух, жуки- гнойовики). Біоредуценти, розкладаючи органічні рештки, здійснюють їх мінералізаціюі водночас дістають необхідну для життєдіяльності енергію.
-Процес кругообігу речовин і передачі енергії від одного трофічного рівня до іншого називають потоком енергії. Кількість сонячної енергії, засвоєної продуцентами в процесі фотосинтезу, поступово зменшується при проходженні через екологічну систему, вона витрачається на підтримання процесів життєдіяльності і розсіюється у вигляді тепла. Утворюються так звані ланцюги живлення. Потік енергії поступово згасає, тому кількість ланок трофічного ланцюга обмежена (рідко більше п'яти): консументи першого порядку --> первинні хижаки, або консументи другого порядку --> консументи третього порядку --> консументи четвертого порядку (найбільші хижаки і надпаразити). Лише 10% енергії продуцента йде на відтворення біомаси консумента першого порядку, до консументів другого порядку належать хижі тварини, що живляться рослиноїдними, і паразити останніх. Консументи третього порядку поїдають консументів другого порядку і т. д. Перетворення енергії при переході від одного трофічного рівня до іншого відбувається з ефективністю від 10 до 30% (закон Ліндемана).
-Виділяють ланцюги виїдання (пасовищні), розпочинаються фотосинтезуючими рослинами і охоплюють тварин-фітофагів, хижаків та їх паразитів та детритні ланцюги (ланцюги розпаду) - починаються з відмерлих решток рослин, трупів та екскрементів тварин і охоплюють детритофагів, їхніх хижаків і паразитів.
-Ланки ланцюгів живлення називають також трофічними рівнями. В природі між окремими трофічними рівнями не завжди існують чіткі межі. Та сама рослина часто вживається в їжу різними тваринами, яких поїдають хижаки. Жертвою того самого хижака бувають представники кількох видів консументів першого й другого порядків. А консументи четвертого порядку можуть живитися не лише консументами третього й другого порядку, але й травоїдними тваринами і навіть рослинами. Ланцюги живлення не ізольовані один від одного, а тісно переплітаються, утворюючи трофічну мережу. Усі члени екосистеми не тільки взаємопов'язані, але й перебувають у стані динамічної рівноваги. Якщо вилучити якусь ланку з трофічного ланцюга, то це може порушити природну рівновагу.
-Потік енергії, який досягає третьої ланки біологічного ланцюга живлення, зменшується приблизно в 100 разів порівняно з кількістю енергії, яку запасли рослини в процесі фотосинтезу. Енергетичні зв'язки між окремими трофічними рівнями можна показати у вигляді ступінчастої піраміди, яка звужується при переході від одного рівня до іншого. Такі піраміди називають екологічними.Розрізняють кілька категорій екологічних пірамід: піраміда чисел -- відображає кількість особин на кожному трофічному рівні;
піраміда біомаси -- кількість органічної речовини; піраміда енергії - кількість енергії в їжі.
-Чим довший харчовий ланцюг, тим менша кількість енергії надходить до організмів, що перебувають на верхніх рівнях піраміди. Саме тому біомаса тваринних організмів суші становить у середньому близько 1-3% біомаси рослин. Зоомаса біосфери оцінюється приблизно в 20 млрд. т сухої речовини, причому на частку тваринних організмів океану припадає близько 5 млрд. т.
-Добування їжі є основним стимулом активності тварин. Така активність вимагає певних морфологічних, анатомічних, психологічних і етологічних пристосувань, є причиною розвитку нервової системи - таксисів, інстинктів, умовних рефлексів і зачатків вищої психічної діяльності.
-Говорячи про значення їжі як фактора в екології тварин, розрізняють такі категорії адаптацій, що виникають під його впливом:
1)адаптації структурні - морфологічні і анатомічні;
2)адаптації фізіологічні;
3)адаптації психологічні;
4)адаптації біографічні, тобто адаптації стадій і циклу розвитку до кліматичних та інших факторів середовища, що впливає на сезонну зміну кормових умов;
5)адаптації числові, що виражаються в кількісних співвідношеннях споживачів харчових ресурсів;
6)адаптації біологічні та етологічні, що виражаються в розвитку охоронного забарвлення, мімікрії а також у поведінці тварин, пов'язаній з відшукуванням, видобутком їжі і захистом від ворогів;
7)адаптації біогеографічні, тобто територіальний зв'язок і пристосування видів до поширення їх кормових рослин або тварин;
8)адаптації біоценотичні, що визначаються місцем і роллю даної тварини в біоценозі серед інших його членів адже в основі структури біоценозу, як системи, лежать теж трофічні зв'язки.