6.Фотосинтез. Роль продуцентов в экосистемах. Продуценты растения

Что такое продуцент в экосистеме

Что такое экосистема? Это единство всего живого и окружающей среды. Экосистема существует как одно целое, все между собой взаимосвязано. В данной статье рассмотрим пищевые взаимосвязи, а именно что такое продуценты, консументы, редуценты.

Звенья пищевой цепи

Начнем с понятия биогеоценоза. Это связь между разными видами организмов и окружающей их неживой средой. Так вот, в каждом биогеоценозе выделяют четыре звена:

• Абиотические факторы. Это все проявления неживой природы, которые так или иначе воздействуют на живые организмы. Примером может служить свет, температура и так далее.
• Продуценты. Что такое продуцент? Это в первую очередь растения. Они синтезируют органические соединения из неорганических, к этой же категории относятся некоторые бактерии.
• Консументы (или по-другому – потребители). Это организмы, питающиеся веществами, созданными продуцентами.
• Редуценты (это грибы, простейшие многоклеточные, бактерии). Они перерабатывают мертвые органические соединения до неорганических.

Что такое продуцент?

Как уже говорилось ранее, это организмы, перерабатывающие неорганические соединения в органические. Что такое продуценты в биологии и какое место они занимают? Начнем с того, что это автотрофы, зеленые растения. Что такое продуцент в пищевой цепи? Это самое первое звено, с него все начинается. Какую бы пищевую цепочку вы ни придумали, она всегда начинается с растения.

Экосистема пруда

Рассмотрим экосистему пруда, а именно биотический компонент. Что такое продуцент в данной экосистеме? Здесь их роль играют водоросли, крупные растения и донная флора. При изобилии данных организмов вода приобретает зеленый оттенок.

Также выделяют первичные и вторичные консументы. К первым относятся организмы, поедающие растения и их остатки, ко вторым относят хищников, которые питаются либо первичными консументами, либо друг другом.

Третьи обитатели данной экосистемы – это сапротрофы, обитающие везде, но особенное скопление наблюдается на дне, где в изобилии мертвые организмы, переработкой которых они и занимаются.

Лабораторная экосистема

Ученые создают специальные лабораторные экосистемы с целью более детального изучения всех явлений. Конечно, хватает и биоэкосистем, но они настолько велики, что полностью изучить все детально не представляется возможным. Примером такой лабораторной системы является аквариум.

Примеры пищевых цепей

Какую бы мы ни взяли экосистему (естественную или лабораторную), всегда возможно составить пищевую цепь. Чтобы правильно ее составить, нужно знать, что она состоит из трех-пяти звеньев. Например, элементарная пищевая цепь из трех элементов: капуста – кролик – человек. Или более сложная цепь: растение – насекомое – лягушка – орел. Таких примеров можно создавать массу.

Примеры, представленные выше, не единственные возможные. Это примеры пастбищных цепочек, но существуют и цепи разложения, которые начинаются с омертвевших организмов и заканчиваются мелкими животными.

Круговорот веществ

Как уже говорилось, в природе все закономерно и все взаимосвязано. Если более детально изучить все процессы, то заметим, что есть замкнутый круг, разорвать который невозможно. Вот пример: продуценты из неорганических веществ синтезируют органические с помощью энергии солнца (так солнечная энергия превращается в энергию химических соединений). Эти органические соединения нужны гетеротрофным организмам при расщеплении, в результате чего образуются неорганические соединения и так далее.

В мире все закономерно, существование нашей планеты будет невозможно, если какой-то элемент пропадет. Энергия никогда не исчезает бесследно, она переходит в другие состояния.

fb.ru

Бактерии-редуценты, продуценты и консументы, их значение в экосистемах

Проблема взаимодействия живых организмов друг с другом и с неживой природой волновала и продолжает волновать практически всех естествоиспытателей. Однако научные теории, пытающиеся объяснить такое взаимодействие, появились сравнительно недавно, в конце девятнадцатого века, и до сегодняшнего дня изучение экосистем – одно из самых перспективных направлений в науке. Современная теория основывается на том положении, что в основе всякой экосистемы лежит деятельность трех групп живых организмов: продуцентов, консументов и редуцентов (бактерий и грибов).

Формирование систем

Иногда еще встречается ошибочное представление, что экосистема – это существующее на всей поверхности планеты Земля взаимодействие природных и живых ресурсов. Такой подход в корне не верен. На планете Земля существует масса экосистем, которые функционируют как на очень больших пространствах, так и на относительно маленьких территориях. Примеры экосистем можно встретить повсюду:

1. Озера, реки, моря и другие водоемы, каждый из которых имеет свою экосистему. Даже некоторые озера могут отличаться друг от друга по взаимодействию присутствующих в них организмов.
2. Лесная опушка.
3. Валежник с элементами гнилой древесины и т.д.

Возможность появления автономных экосистем практически ничем не ограничена. Даже животное, которое заражено паразитами, является экосистемой.

Компоненты взаимодействия

Если изучать только взаимодействие живых представителей биоценоза (экосистемы) между собой и с неживой средой, то их делят на три группы:

1. Продуценты – это растения и некоторые бактерии, которые производят органический материал (живую материю) из неорганических соединений. Трава, деревья, мхи, папоротники – все это примеры продуцентов.
2. Консументы – это в основном только животные, которые питаются той органикой, которую произвели продуценты. Не только волки и лисы – пример консументов, в качестве примера этой группы можно также привести коров, мышей, человека и многих других животных. Среди консументов есть также и растения-паразиты;
3. Редуценты – завершающий цикл биоценоза, который заключается в разложении органики (остатков живых существ продуцентов и консументов) на неорганические соединения, которые дальше по кругу идут в качестве материала для жизни продуцентов.

Разрушители

Над разрушением некогда бывшей консументом живой органики практически в каждой экосистеме трудятся бактерии и грибы. Редуцентов – растений или животных не бывает ни в одной экосистеме.

Благодаря каким механизмам бактерии получили возможность расщеплять органические сложные молекулы на простейшую неорганику, из которой когда-то продуценты синтезировали жизнь? Благодаря белкам, которые синтезируются в клетках бактерий-редуцентов.

Являясь высокомолекулярными соединениями на основе аминокислот, некоторые белки выступают катализаторами (ускорителями, активаторами) химических реакций. Такие белки называются ферментами.

Во взаимодействии бактерии-редуцента с отмершей органикой процесс разложения выглядит следующим образом:

1. В клетке бактерии вырабатывается белок – фермент. Белок, необходимый для разложения органики, локализуется на внешней оболочке бактериальной клетки. Такой фермент носит название экзофермент. Примером агрессивного фермента, который присутствует на внешней оболочке бактерии, является коллагеназа. Этот фермент расщепляет коллаген, который присутствует в кожных покровах живых организмов.
2. В процессе разложения органики бактерия утилизирует собственную энергию, которая вырабатывается либо за счет кислородного дыхания, либо в результате других энергетических процессов.
3. Обменяв энергию на питательные вещества, редуцент возвращает во внешнюю среду продукты такой переработки – неорганические вещества.

Польза для природы и человека

Общая глобальная польза редуцентов очевидна. Но кроме нее есть и факультативные бонусы, которые человеческое общество получило, изучая деятельность редуцентов. Первый антибиотик был природного происхождения, и в основе этого антибиотика лежит деятельность бактерии-разрушителя.

Изучение бактериальных ферментов, которые способны проникать внутрь отмерших органических клеток, дало толчок развитию направления, которое изучало возможность использования этих способностей для проникновения в живые клетки и их уничтожение. Именно так и был найден первый антибиотик естественного происхождения – пенициллин. В природе антибиотики в основном продуцируются такой бактерией-редуцентом, как актиномицета.

Позже были изучены возможности искусственного синтеза антибиотиков. Сейчас производство синтетических антибиотиков поставлено на конвейер.

probakterii.ru

Паразиты относятся к продуцента или консументам? Классификация паразитов

Нашу планету населяют люди, животные, на ней растут деревья, травы, грибы. Но помимо полезных организмов, существуют и вредные, такие как паразиты. Почему в одних случаях они вредят, а в других приносят пользу? Паразиты относятся к чему, какова их классификация? Читайте в данной статье.

Продуценты

В основе любой экосистемы лежат живые и неживые организмы. Последние носят название абиотических факторов. Любая биотическая структура невозможна без продуцентов – живых существ, способных производить органические вещества, используя при этом неорганические. К ним относятся растения, процесс фотосинтеза которых происходит при помощи световой энергии. Растения, используя углерод, воду и определенные минеральные вещества, при воздействии на них хлорофилла способны синтезировать органические вещества.

Консументы

Это организмы, которые питаются готовыми органическими веществами. К ним относятся животные, люди, некоторые микроорганизмы, растения. А паразиты относятся к чему? Исходя из образа жизни, они являются консументами. А те бывают разных типов.

• Первичные или первого порядка. К ним относятся животные, пищей которых являются растения.
• Вторичные или второго и последующих порядков. Они питаются животной пищей, но в их рацион входят и растительные организмы, то есть первичные консументы. Это значит, что паразиты относятся к ним. Консументами являются и животные, потребляющие органические вещества. Основную энергию они получают от съеденных растений. Это является началом общей пищевой цепи. Хищники питаются тканями растительноядных животных, а также слабыми плотоядными. Паразиты существуют за счет других организмов, а их, в свою очередь, используют сверхпаразиты. Исходя из этого, следует, что паразиты относятся к консументам. Микроорганизмы-редуценты заканчивают пищевую цепь, возвращая органические вещества в минеральное состояние. Энергетический поток при этом постепенно теряет свою силу.

Редуценты

Это особая группа микроорганизмов и грибов, которые разрушают останки мертвых растений и животных, превращая их в воду и диоксид углерода. Таким образом, паразиты относятся к микроорганизмам, которые завершают этот цикл и возвращают разрушенные вещества снова в атмосферу, но в новом состоянии. Так происходит формирование пищевых цепочек, которые от продуцентов идут к консументам и редуцентам.

Паразиты относятся к редуцентам, так как они полностью соответствуют их описанию и образу жизни. Все составляющие пищевой цепи тесно связаны между собой. Они взаимодействуют четко: одни поглощают различные вещества, а другие их выделяют. Кислород и органические вещества синтезируют продуценты, а питаются и дышат ими консументы и редуценты.

Гетеротрофы

Это организмы, не способные синтезировать органическое вещество из неорганического. Поэтому другие организмы производят его, а гетеротрофы только получают в готовом виде. Гетеротрофы в сообществах – это различного порядка консументы и редуценты. Паразиты относятся к гетеротрофам, которыми также являются: люди и животные, растения и грибы, не способные к фотосинтезу микроорганизмы. У некоторых растений-гетеротрофов полностью отсутствует хлорофилл. К ним относится раффлезия и заразиха, а некоторые сохранили какую-то его часть. Например, повилика.

Растения-паразиты

Что они из себя представляют? К растениям-паразитам относятся такие, которые утратили способность к самостоятельному образованию органических соединений, то есть к процессу фотосинтеза. Они не вырабатывают химическую энергию для своего питания, а высасывают сок из растений-хозяев, которым и питаются. Чтобы выжить, паразиты присасываются к корням и стеблям культурных и дикорастущих растений. Теряя питательные вещества, растения-хозяева сильно ослабевают и не могут развиваться нормально. Начинают отставать в росте и чахнуть. На таких растениях плоды не вызревают.

К растениям-паразитам относятся некоторые разновидности повилик, такие как клеверные и люцерновые. У этих сорняков нет хлорофилла и корней. Они своими длинными, гибкими стеблями полностью обвивают растение-хозяина и внедряются в него. Стеблевые паразиты, к которым относится повилика, высасывают сок до тех пор, пока полностью не иссушат растение. Существуют и корневые паразиты, к которым относится заразиха. Она атакует корни подсолнечника, томатов, табака, конопли.

Растения-полупаразиты

Их рационом также являются питательные вещества растения-хозяина, к которому паразиты присасываются корнями или стеблями. Но полупаразиты обладают способностью к фотосинтезу. И еще, если растение-хозяин погибнет, сорняки-полупаразиты продолжают жить на нем самостоятельно. Примером является омела, у которой есть хлорофилл, и она обладает способностью к фотосинтезу. Какую-то часть пищи этот полупаразит добывает самостоятельно, пуская вглубь ткани растения-хозяина присоски.

Омела насчитывает много разновидностей, и почти все из них паразитируют на деревьях. Причем омела одного и того же вида спокойно живет на разных деревьях. Но в природе существуют такие подвиды, которые приспособлены к какой-то одной породе дерева. Например, если росток омелы сосновой поселится на груше и начнет разрушать ее, ткани дерева-хозяина омертвеют, а омела погибнет.

Грибы-паразиты

Их в природе насчитывается две тысячи видов. Для того чтобы выжить, грибы-паразиты используют доноров. Ими являются насекомые, животные, рыбы, растения. Местом поселения грибов могут быть мертвые деревья, животные или опавшая листва. К грибам-паразитам относятся ржавчинные грибы, головня, спорынья. Они поражают картофель, пшеницу, овес и другие растения. Это приводит к снижению урожайности.

К грибам-паразитам относятся аспергиллы и кордицепсы, местом поселения которых являются насекомые. У зараженной пчелы мицелий гриба аспергилла прорастает быстро. Это приводит к покрытию хитинового покрова насекомого белой оболочкой. Пчела погибает. Что касается гриба кордицепса, так он устраивается еще лучше: поселяется внутри гусеницы, питается ее внутренностями и прорастает наружу. Как только это случится, гусеница погибает. Наиболее вредоносными шляпочными грибами являются опенки и чешуйчатки.

Классификация паразитов

Она основывается на различных критериях. Рассмотрим некоторые из них. По месту обитания паразиты бывают:

• Внутренние, поселяющиеся внутри хозяйского организма.
• Внешние, живущие на поверхности тела хозяина.

По времени паразитирования в период развития:

• Постоянные – оказывают пагубное воздействие в течение всей жизни. Например, это трихомонада.
• Периодические – проявляются отдельными периодами. Например, плоские черви.
• Кратковременные – один или несколько раз сталкиваются на непродолжительное время с организмом хозяина. Это могут быть блохи, пиявки, клопы, комары.

По взаимосвязи паразита с хозяином:

• Безусловные – процесс развития паразита не может завершиться без посредника.
• Относительные – паразитируют на определенном этапе развития и жизни.

fb.ru

Продуценты, консументы и редуценты

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Продуценты, консументы и редуценты

2. Пищевые цепи

3. Пути использования энергии

Заключение

Литература        

ВВЕДЕНИЕ

Совокупность разных организмов и неживых компонентов среды, тесно связанных между собой потоками вещества и энергии, называется экосистемой (от греч. «ойкос» — «жилище», «местопребывание» и «система» — «сочетание», «объединение»). Примерами экосистем могут быть озеро, массив леса, участок степи, отдельный гниющий пень и даже содержимое желудка жвачных. Изучая их, учёные основной упор делают именно на процессы превращения вещества и энергии, а не просто устанавливают присутствие каких-то организмов или выясняют особенности изменения их численности. Если же экологи имеют дело только с совокупностью совместно обитающих популяций разных видов, то они для этого используют такие термины, как сообщество, или биоценоз (от греч. «биос» — «жизнь» и «кой-нос» — «общий»).

1. ПРОДУЦЕНТЫ, КОНСУМЕНТЫ И РЕДУЦЕНТЫ

Разные группы организмов, входящие в состав одной экосистемы, выполняют в ней разные функции. Так, продуценты (от лат. — producentis «производящий», «создающий») образуют органическое вещество из неорганических компонентов. Очевидно, что все продуценты обязательно должны быть автотрофами. Основные продуценты как в океане, так и во всех крупных внутренних водоёмах (как солёных, так и пресных) — это организмы фитопланктона, т. е. микроскопические водоросли, взвешенные в водной толще. Именно фитопланктон даёт жизнь всем существам в океане, и именно поэтому уровень развития фитопланктона в том или ином районе океана определяет количество откармливающейся там рыбы и морских млекопитающих.

В водоёмах продуценты представлены также крупными водорослями (например, ламинарией) и некоторыми высшими цветковыми растениями (обычными в пресных водах элодеей или рдестами). Их роль в создании органического вещества, как правило, незначительна, за исключением узкой прибрежной полосы в морях или мелких заросших озёр. На суше основные продуценты — это крупные высшие растения: травы, кустарники, деревья.

Две другие важные группы организмов, входящие в состав любой экосистемы, — консументы (от лат. consumo — «потребляю») и редуценты (от лат. reducentis — «возвращающий», «восстанавливающий»). К консументам обычно относят всех животных, а к редуцентам — грибы и бактерии. И те и другие являются гетеротрофами, т. е. живут за счёт органического вещества, созданного продуцентами. Граница между консу-ментами и редуцентами очень условна, поскольку они в процессе своей жизнедеятельности осуществляют процесс разложения сложных органических веществ, а продукты их жизнедеятельности могут быть усвоены растениями.

Рис. 1. Состав экосистемы.

На данном рисунке представлены разные группы организмов, входящие в состав экосистемы.

2. ПИЩЕВЫЕ ЦЕПИ

В экосистемах группы видов последовательно связаны между собой как хищник и жертва. В любой экосистеме есть первичные консументы (производители) органического вещества – организмы-автотрофы (в основном это зеленые растения). Они в свою очередь служат пищей для разнообразных организмов-гетеротрофов – всех животных, грибов, некоторых микроорганизмов. Среди них выделяют первичных консументов (потребителей) – растительноядных животных (например, кузнечики среди насекомых, копытные среди млекопитающих) и вторичных консументов, или собственно хищников, разных рангов, разного порядка, поедающих других животных. Получается, что живые существа, относящиеся к самым разным систематическим группам, могут играть в экосистемах одну и ту же роль, так как принадлежат к одному и тому же пищевому, или трофическому, уровню.

Взятые все вместе, они и образуют пищевую цепь экосистемы, или, точнее, пищевую сеть.

Взаимоотношение организмов разного трофического уровня в экосистемах для наглядности можно представить в виде так называемых экологических пирамид: пирамиды чисел, пирамиды биомасс и пирамиды энергии.

Рис 2. Упрощенная пирамида чисел, или экологическая пирамида: кузнечики поедают зеленые растения, лягушки - кузнечиков, змеи – лягушек, орел – змей.

Рис. 3. Пирамиды чисел (а), биомасс (б) и энергии (в) для модельной, упрощенной экосистемы: люцерна – телята – мальчик 12 лет.

Если бы мальчик в течение года питался только телятиной, то для этого потребовалось бы съесть 4,5 теленка. Для пропитания этих телят необходим урожай люцерны с площади 4 га . В пирамиде биомассы все эти цифры заменены величинами биомассы. В пирамиде энергии добавлена солнечная энергия, необходимая для выращивания люцерны.

3. ПУТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ

Солнечную энергию, связанную в процессе фотосинтеза, в виде биомассы растений поедают травоядные животные, а сами в свою очередь служат пищей для хищников. Так вещество и энергия передаются от одних организмов к другим, объединяя экосистему в единое целое. Последовательность живых существ, передающих друг другу эту энергию, называется пищевой, или трофической, цепью (от греч. «троф» — «пища»). По тому положению, которое занимают организмы в пищевой цепи, их можно объединить в несколько групп, или трофических уровней (См. рис.4). Первый из них, образующий фундамент всей экосистемы, — это уровень растений, или продуцентов. За ним идут уровни, занимаемые консументами. Первый уровень консументов — растительноядные животные (иначе, фитофаги), второй — хищники, третий — хищники второго порядка. Например, питающиеся зоопланктоном мелкие рыбы являются хищниками первого порядка, а поедающие их хищные рыбы (судак, щука) — это уже хищники второго порядка.

Поскольку в процессе своей жизнедеятельности все организмы расходуют ту энергию, которую получили с пищей (а все зелёные растения — с солнечным светом), её количество с каждым последующим уровнем уменьшается. Соответственно и суммарная продукция (прирост биомассы за единицу времени) всех организмов какого-либо уровня всегда меньше продукции предыдущего уровня (См. рис. 5).

Рис. 4. Обмен веществ и энергии.

Вещество и энергия с пищей передаются от продуцентов к консументам первого, второго, третьего порядка, затем – к редуцентам. Но при переходе от одного трофического уровня к другому часть энергии теряется, превращаясь в тепловую (включая затраты на дыхание и другие жизненно важные процессы). Существование экосистемы поддерживается благодаря непрерывному притоку энергии солнца к продуцентам – зеленым растениям.

Рис.5. Пищевая пирамида биомасс.

Травоядные животные в наземных экосистемах съедают только часть растений. Некоторое количество энергии, полученной с пищей теряется в виде тепла, поэтому биомасса консументов всегда меньше массы продуцентов.

Хищникам тоже достаются не все возможные жертвы, а часть энергии тоже рассеивается.

Так образуется пищевая пирамида биомасс: чем выше трофический уровень, занимаемый организмом, тем меньше его численность и масса (в расчете на единицу площади).

продуцент консумент экосистема пирамида

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В наземных экосистемах биомасса продуцентов больше, чем биомасса консументов первого порядка, консументов второго порядка больше, чем консументов второго порядка, и т. д. В водных экосистемах пирамида биомасс может иметь обратный вид.

Пищевые цепи бывают короткие и длинные. Пример короткой цепи с одним продуцентом и двумя консументами: трава — кролик — лисица. Пример длинной цепи, включающей консументов 5-го порядка: обыкновенная сосна — тля — божья коровка — пауки — насекомоядные птицы — хищные птицы. Иногда в пищевой цепи происходит уменьшение размеров особей и увеличение их численности на каждом трофическом уровне: травоядное млекопитающее — обитающие на нем паразиты (например, блохи) — лептомонады (простейшие в крови блох).

ЛИТЕРАТУРА:

1. Аксенова М.Д. – Энциклопедия для детей. Т. 2. Биология. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Аванта+, 2003. – 704 с.: ил.

2. Аспиз М.Е. – Энциклопедический словарь юного биолога – М.: Педагогика, 1986. – 352 с.: ил.

3. Батуев А.С. – Биология: Большой справочник для школьников и поступающих в вузы/ Батуев А.С., Гуленкова М.А., Еленевский А.Г. и др. – 2-е изд. – М.: Дрофа, 1999. – 668 с.: ил.

4. Володин В.А. – Энциклопедия для детей. Т. 19. Экология. – М.: Аванта+, 2001. – 448 с.: ил.

znakka4estva.ru

Продуценты

Продуценты автотрофные организмы (в основном - зеленые растения), образующие первичную продукцию органических веществ.[ ...]

Продуценты — организмы, способные синтезировать органические вещества из неорганических с использованием внешних источников энергии. Так как продуценты сами производят органическое вещество, их называют автотрофами — самопитаю-щимися, в отличие от всех остальных организмов, которые называют гетеротрофами — питаемыми другими.[ ...]

ПРОДУЦЕНТ - организмы-автотрофы, производящие органические вещества из неорганических составляющих, служащие первым звеном пищевой цепи и основанием экологической пирамиды.[ ...]

ПРОДУЦЕНТЫ - создатели первичной биологической продукции в экосистеме (см. Авто-трофы).[ ...]

Все продуцент по характеру, источника энергии для синтеза органических веществ подразделяются на фотоавтотрофов и хемоав-тотрофов. Первые используют ди синтеза энергию солнечного излучения в части спектра с длиной волны 380—710 нм. Эго главным образом зеленые (хлорофилл аносные) растеши, но к фотосинтезу способны я представители некоторых другихцарств органического мира. Способны к фотосинтезу также многие бактерии, которые, правда, используют особый пигмент —бактерио-хлодан —и не выделяют п]ш фотосинтезе кислород. Основные исходные вещества, используемые для фотосинтеза,—диоксцд углерода и вода (основа для синтеза углеводов), а также азот, фосфор, калий и другие элементы минерального шгарвя.[ ...]

Продуцентом витамицина является актиномицет оранжевой группы Act. aureoverticillus 1306, выделенный из залежпой почвы Волгоградской области Н. А. Красильниковым, А. И. Кореняко, Н. И. Никитиной и О. И. Артамоновой в 1958 г. Он хорошо растет на разных питательных средах, в том числе и недорогих, выгодных для промышленного производства. Характерной особенностью этого штамма является ярко-оранжевая или ярко-красная окраска колоний, в зависимости от состава среды. Пигменты не диффундируют в среду. Споры продолговатые, овальные, оболочка их гладкая.[ ...]

Каждый год продуцентами на Земле создается около 100 млрд т органического вещества, что составляет глобальную продукцию биосферы. За этот же промежуток времени приблизительно такое же количество живого вещества, окисляясь, превращается в С02 и Н20 в результате дыхания организмов. Этот процесс называется глобальным распадом. Но этот баланс существовал не всегда. Примерно 1 млрд лет назад часть образуемого продуцентами вещества не расходовалась на дыхание и не разлагалась, так как в биосфере еще не было достаточного числа консументов. В результате этого органическое вещество сохранялось и задерживалось в осадках. Преобладание синтеза органических веществ над их разложением привело к уменьшению в атмосфере Земли углекислого газа и накоплению кислорода. Около 300 млн лет назад особенно большой избыток органической продукции привел к образованию горючих ископаемых, за счет которых человек позже совершил промышленную революцию. А более чем 60 млн лет назад выработалось колеблющееся стационарное соотношение между глобальной продукцией и распадом.[ ...]

АВТОТРОФЫ — продуценты экологической системы, организмы, синтезирующие из неорганических веществ (главным образом воды, диоксида углерода, неорганических соединений азота) все необходимые для жизни органические вещества, используя энергию фотосинтеза (все зеленые растения — фототрофы) или хемосинтеза, т.е. окисления неорганического вещества (некоторые бактерии - хемотрофы).[ ...]

Другая функция продуцентов - превращение простейших неорганических биогенных элементов в сложные органические соединения, необходимые для функционирования жизни, выражающееся в валовой продукции биосферы. При постоянной мощности внешней энергии максимально возможная валовая продуктивность продуцентов будет определяться наличием в необходимом количестве биогенных элементов в форме, доступной для фотосинтеза неорганических соединений. Реально в биосфере количество биогенов для фотосинтеза ограничивается в континентальной суше нехваткой для их транспирации воды, а в океанах- недостаточностью количества растворенных биогенов. По-этому самыми продуктивными экосистсмами на суше являются тропи-ческие леса с обильными дождями, а в водных экосистемах - тропические эстуарии - прибрежные участки океанов, в которые впадают реки, несущие большое количество питательных веществ. У большинства растений-продуцентов чистая продукция составляет примерно половину от валовой.[ ...]

Суммарная масса продуцентов на Земле занимает более 95 % массы всех живых организмов. Главнейшей и, наверное, определяющей функцией продуцентов является вовлечение в глобальный биологический круговорот элементов неживой природы через вхождение их в ткани живых организмов в новой организации.[ ...]

В сообществах лимнической зоны продуцентом является фитопланктон. В водоемах умеренного пояса плотность его популяции заметно изменяется по сезонам. Весной «цветение» связано с массовым развитием приспособленных к прохладной воде диатомитовых водорослей, летом — зеленых, осенью — азотфиксирующих сине-зеленых водорослей. Зоопланктон представлен растительноядными ракообразными и коловратками, все другие — хищники. Нектон лимнической зоны — это только рыбы.[ ...]

Для получения аминокислот: глутаминовой, I - аспарагиновой, валина и метионина — также используются различные представители бактерий Pseudomonas fluorescens и Ps. aeruginosa.[ ...]

Все живые компоненты экосистемы — продуценты, кон-сументы и редуценты — составляют общую биомассу («живой вес») сообщества в целом или тех или иных групп организмов. Биомассу обычно выражают в г/см3 в сыром или сухом виде, или в энергетических единицах — в калориях, джоулях и т.п. На образование биомассы расходуется не вся энергия, а только та, которая создает первичную продукцию. Если скорость изъятия биомассы консументами отстает от скорости прироста растений, то это ведет к постепенному приросту биомассы продуцентов и к избытку мертвого органического вещества. Последнее приводит к заторфовыванию болот и зарастанию мелких водоемов.[ ...]

Из изложенного следует, что основными продуцентами твердых отходов являются объекты горно-обогатительного комплекса и в целом первого передела. Они же — основные источники газообразных и жидких отходов, большая часть которых образуется на относительно небольшом количестве предприятий.[ ...]

Удаленность организма пищевой цепи от продуцентов называют пищевым или трофическим уровнем. Организмы, получающие в пищевой цепи энергию от Солнца через одинаковое число ступеней, считаются принадлежащими к одному трофическому уровню. Так. зеленые растения занимают первый трофический уровень (уровень продуцентов), травоядные - второй (уровень первичных консументов) первичные хищники, поедающие травоядных, третий (уровень вторичных консументов), а вторичные хищники - четвертый (уровень третичных консументов). Организм данного вида может занимать один или несколько трофических уровней, смотря по тому, какие источники энергии он использует.[ ...]

Общая схема скрининга грибов - потенциальных продуцентов АК

Среди несовершенных грибов известны многочисленные продуценты биологически активных веществ, используемые при производстве антибиотиков (пенициллина, гризеофульвина, фумагиллина, трихотецина), различных ферментов и органических кислот. Несовершенные грибы, паразитирующие на насекомых-вреди-телях и грибах, патогенных для растений, а также хищные грибы, уничтожающие фито-нематод, используют для разработки биологических методов защиты растений от вредителей и болезней.[ ...]

Пищевая (трофическая) цепь - это перенос энергии от ее источника - продуцентов - через ряд организмов. Пищевые цепи можно разделить на два основных типа: пастбищная цепь, которая начинается с зеленого растения и идет далее к пасущимся растительноядным животным и к хищникам, и детритная цепь (от латинского истертый), которая начинается от продуктов распада мертвого органического вещества. В формировании этой цепи решающую роль играют различные микроорганизмы, которые питаются мертвым органическим веществом и минерализуют его, вновь превращая в простейшие неорганические соединения. Пищевые цепи не изолированы одна от другой, а тесно переплетаются друг с другом. Часто животное, потребляющее живое органическое вещество, поедает и микробов, потребляющих в пищу неживое органическое вещество. Таким образом, пути потребления пищи разветвляются, образуя так называемые пищевые сети.[ ...]

Типичная пищевая цепь включает прежде всего организмы, называемые первичными продуцентами (например, фитопланктон). Они способны синтезировать из неорганических веществ органические, в химических связях которых аккумулируется потенциальная энергия. Это автотрофы.[ ...]

Многие экологические термины можно объединить в пары, члены которых имеют противоположный смысл. Продуцент и консу-мент относятся к различным сторонам активности одного и того же организма. Продукцией называют ассимиляцию веществ и включение их в организмы. В зависимости от того, используется при этом энергия солнечного света или химическая энергия, заключенная в органических веществах, говорят о продуцентах первого (первичные продуценты), второго, третьего, четвертого и т. д. порядка. Кроме того, все продуценты являются одновременно и консументами: для того чтобы существовать как растения, так и животные должны ме-таболизировать ассимилированные вещества, т. е. использовать их.[ ...]

Произошло и смешение понятий «сообщество» и «биоценоз». Первое объединение может состоять из одних продуцентов (фитоценоз), кон-сументов (зооценоз) или микроорганизмов (микробиоценоз). Биоценоз же в классическом понимании — системно-функциональная совокупность продуцентов, консументов и редуцентов, т. е. экологически многокомпонентное образование (таков даже биоценоз мышиной норы или болотной кочки). Видимо, термин «синэкология» целесообразно сохранить за экологией сообществ, а экологию биоценозов называть биоценологией. Учение о биосфере — биосферология, а учение о среде формирования биосферы — глобальная экология, или экосферология.[ ...]

Энергия передается от организма к организму, создающих пищевую, или трофическую цепь: от автотрофов, продуцентов (создателей) к гетеротрофам, консументам (пожирателям) и так 4—6 раз с одного трофического уровня на другой.[ ...]

Структура пищевой цепи в наземной и морской экосистемах (по Ф.Рамаду, 1981). Трофические уровни

Поскольку ни один механизм не работает со 100 %-ным коэффициентом полезного действия, не вся полученная продуцентами энергия накапливается в виде первичной продукции; часть ее рассеивается в форме тепла. В свою очередь, часть энергии, накопленной в биомассе, расходуется на процессы жизнедеятельности; это ведет к уменьшению биомассы. Эти потери принято называть потерями на дыхание. В результате в виде накопленной биомассы (чистая первичная продукция) аккумулируется лишь относительно небольшая часть полученной организмом продуцента солнечной энергии.[ ...]

Приведенным перечнем веществ, продуцируемых лучистыми грибками, не исчерпываются их возможности как продуцентов биологически активных веществ. Так, актиномицеты способны образовывать из простых углеводородов сложные органические вещества: белки, жиры, углеводы и другие соединения.[ ...]

Для поддержания круговорота веществ в экосистеме необходимы неорганические молекулы в усвояемой для продуцентов форме, консументы, питающиеся продуцентами и другими консументами, а также редуценты, восстанавливающие органические вещества снова до неорганических молекул для питания продуцентов (рис. 5.2).[ ...]

Первичным источником энергии в цепях питания является солнечная энергия. Первый трофический уровень — продуценты (зеленые растения) - используют солнечную энергию в процессе фотосинтеза, создавая первичную продукцию любого биоценоза. При этом только 0,1% солнечной энергии используется в процессе фотосинтеза. Эффективность, с которой зеленые растения ассимилируют солнечную энергию, оценивается величиной первичной продуктивности. Более половины энергии, связанной при фотосинтезе, тут же расходуется растениями в процессе дыхания, остальная часть энергии переносится далее по пищевым цепям.[ ...]

Пектинолитические ферменты, расщепляющие пектиновые вещества в растениях, используются при мочке льна. Хорошими их продуцентами являются анаэробные бактерии (процесс идет в анаэробных условиях). Целлюлазы, разрушающие клетчатку и потому используемые для приготовления кормов, продуцируются в очень активной форме целлюлазными бактериями.[ ...]

За ними следуют гетеротрофные организмы, подразделяемые на консументы первого порядка, которые поедают автотрофных продуцентов (например, зоопланктон), и консументы второго порядка — плотоядные животные организмы, питающиеся травоядными организмами. В зависимости от обстоятельств можно идентифицировать третий и более высокий порядок консумен-тов, к которым относятся хищники, паразиты или организмы, питающиеся отмершими обитателями биотопа.[ ...]

Различают разные уровни продуцирования, на которых создается первичная и вторичная продукция. Органическая масса, создаваемая продуцентами в единицу времени, называется первичной продукцией, а прирост за единицу времени массы консу ментов —вторичной продукцией.[ ...]

ПРОДУКТИВНОСТЬ ПЕРВИЧНАЯ — биомасса (надземных и подземных органов), а также энергии и биогенные летучие вещества, произведенные продуцентами на единицу площади за единицу времени. Поскольку П. п. зависит от интенсивности фотосинтеза, а последняя - от содержания углекислого газа в воздухе, предполагалось увеличение первичной продуктивности из-за роста концентрации С02 в атмосфере Земли. Однако из-за других антропогенных воздействий (загрязнения среды и др.) и замены более продуктивных биотических сообществ менее продуктивными биологическая продуктивность на планете снизилась за последнее время на 20%.[ ...]

Научная новизна: Проведен скрининг микроорганизмов, в результате которого выделен и идентифицирован новый высокоэффективный штамм - продуцент АК - Mortierella alpina 18-1. Впервые исследовано влияние условий культивирования гриба Mortierella alpina 18-1 на скорость и селективность биосинтеза АК. Найдены параметры осуществления эффективного биосинтеза АК с выходом 10,8 г/кг среды при температуре 20- 25 °С, рНнач =6,5- 7,0 и времени культивирования 19 суток на базе штамма Mortierella alpina 18-1. На основе исследования промежуточных метаболитов, зависимости их выхода от условий культивирования предложена гипотетическая схема биосинтеза ПНЖК у исследуемой культуры гриба Mortierella alpina 18-1. Установлены условия синтеза сложного эфира АК и глицерина с помощью липолитических микроорганизмов.[ ...]

Правило 10% (правило пирамиды энергий Р. Линдемана) с одного трофического уровня экологической пирамиды на другой, более высокий ее уровень (по «лестнице» продуцент - консументы) переходит в среднем около 10% энергии.[ ...]

Скорость создания органического вещества не определяет его суммарные запасы, т.е. общую массу организмов каждого трофического уровня. Наличная биомасса продуцентов и консументов в конкретных экосистемах зависит от того, как соотносятся между собой темпы накопления органического вещества на определенном трофическом уровне и передачи его на вышестоящий, т.е. насколько сильно выедание образовавшихся запасов. Важную роль при этом имеет скорость воспроизведения основных генераций продуцентов и консументов.[ ...]

Мутации и мутагенез. Исследования по изменчивости и селекции микроорганизмов в связи с развитием учения об антибиотиках стимулировало развитие работ по мутагенезу продуцентов витаминов, антибиотиков, ферментов и других биологически активных веществ. Микробиологи-селекционеры привлекали все известные методы изыскания новых форм микроорганизмов с повышенной биохимической активностью. Приспособление бактерий к разрушению нового синтетического органического соединения, не встречавшегося ранее в природе, требует от бактериальных клеток синтеза новых ферментов, т. е. изменения в генотипе. Генотипическая изменчивость наследственна.[ ...]

Соответственные пищевые связи существуют и в водной экосистеме. Если озеро расположено в умеренном поясе, то основными производителями органического вещества — первичными продуцентами — являются микроскопические водоросли, которые свободно парят в толще воды, образуя фитопланктон. Биомасса, образуемая фитопланктоном, поедается мелкими животными, входящими в зоопланктон: веслоногими рачками — циклопами, ветвистоусыми рачками — дафниями, мелкими личинками некоторых насекомых, например, комаров. В водных экосистемах травоядные формы представлены моллюсками и мелкими ракообразными.[ ...]

Сложные формы взаимозависимости растений и животных образовались и на основе прямых трофических связей. Баланс изъятая растительной биомассы фитофагами, определяющий устойчивые отношения популяций продуцентов и первичных консументов, в значительной степени определяется приспособлениями растений к ограничению выедания их животными. К таким приспособлениям относится, в частости, образование твердой коры, различного рода шипов, колючек и пр. Не обеспечивая полной недоступности для фитофагов (у них вырабатываются приспособления противоположного характера), эти образования все же уменьшают круг возможных потребителей, а соответственно — повышают вероятность достаточной для эффективного воспроизведения численности и плотности популяций вида.[ ...]

21.2

Таким образом, большая часть энергии при переходе с одного трофического уровня на другой, более высокий, теряется. Приблизительно потери составляют около 90%: на каждый следующий уровень передается не более 10% энергии от предыдущего уровня.[ ...]

Энергия приходит в экосистему от Солнца как непосредственно, так и опосредованно через абиотические экологические компоненты (атмосферу, воду, субстраты). Сквозной ее поток, пронизывая трофические уровни биоценоза, постепенно гасится. Энергия, переходя по «лестнице» продуцент— консумент -редуцент на более высокий уровень экологической пирамиды, десятикратно теряется, накопление же ряда веществ, в том числе токсических и радиоактивных, примерно в такой же пропорции увеличивается. Однонаправленность потока энергии сочетается с ее рассеиванием. Это свойство создает возможность использовать энергию в соседних экосистемах, причем однонаправленность ее потока формирует в них относительно замкнутый кругооборот веществ.[ ...]

Известно, что биодоступность плохо растворимых органических загрязнителей типа нефти и нефтепродуктов можно увеличить за счет использования ПАВ, либо внесенных в место загрязнения, либо продуцированных микроорганизмами in situ. Нами была поставлена задача выявить продуценты биоПАВ среди коллекционных нефтеокисляющих культур Bacillus sub-tilis 1742D, Pseudomonas putida 1301 и Rhodococcus erythropolis AC-1339Д.[ ...]

Главная функция почвы — это обеспечение жизни на Земле. Это определяется тем, что именно в почве концентрируются необходимые организмам биогенные элементы в доступных им формах химических соединений. Кроме того, почва обладает способностью аккумулировать необходимый для жизнедеятельности продуцентов биогеоценозов запасы воды, также в доступной им форме, равномерно обеспечивая их водой в течение всего периода вегетации. Наконец, почва служит оптимальной средой для укоренения наземных растений, обитания многочисленных беспозвоночных и позвоночных животных, разнообразных микроорганизмов. Собственно эта функция и определяет понятие «плодородие почв».[ ...]

Они называются так в связи с их свойством детерминировать образование культурами Escherichia coli особого рода антагонистических веществ — колицинов, способных поддерживать или выявлять антагонизм между родственными бактериями. Колицинами эти агенты назывались до тех пор, пока в качестве их продуцентов была известна только Escherichia coli. В связи с тем, что они вызывают синтез различающихся между собой колицинов, помечаемых заглавными буквами — А, В, D, I, К — идентичные обозначения введены и для колициногенных факторов: col A, col В, col К и т. п.[ ...]

Принцип стабилизации экологических ниш весьма существенен в практике акклиматизационных работ. Как правило, «свободных» экологических ниш, не возникших из-за нарушения экосистем человеком, быть не может. Если бы такого баланса не существовало, экосистема деградировала бы. И поскольку этого не происходит, разговоры о «свободных» экологических нишах не имеют под собой никакого основания. Расхожая теоретическая ошибка о якобы имеющихся «свободных» экологических нишах приводит и уже многократно приводила к нелепым и к тому же весьма дорогостоящим акциям по акклиматизации животных и растений. Они в подавляющем большинстве случаев кончались неудачей, а иногда и приносили вред.[ ...]

В экосистеме оргавиз ш находятся в определенной эвергети-, ческой (пищевой) зависимости друг от друга. Поступление эвергаи в экосистему обеспечивается организмами, способными к фотосинтезу. В основном это растения , которые сама синтезируют себе пищу, используя да? ! этого простые неорганические соединения, а так е создают биомассу - содержатель потенциальной энергии хи- мических связей.[ ...]

В окрестностях завода ггервая колония кротов обнаружена на расстоянии 16 км от центра выбросов, отловы полевок имели место не ближе 7 8 км, а бурозубок в 3 4 км. Причем на этих расстояниях от завода животные не обитают постоянно, а заходят лишь временно. Это означает , что биогеоценоз при увеличении антропогенной нагрузки упрощается в первую очередь за счет выпадания или резкого сокращения консументов (см. рис. 4) и схема кругооборота углерода (и других элементов)становится двухчленной: продуценты рецудепты.[ ...]

Применение в экологии блоковых моделей описано Паттеном (1971) и ван Дайном (1969). Исследователей, применяющих этот подход, обычно интересует изучение общей динамики целой экосистемы как единицы, осуществляющей переработку энергии или круговорот питательных веществ. Экосистема рассматривается при этом как состоящая из отдельных блоков — отсеков или резервуаров энергии или питательных веществ. Предполагается, что сложные процессы, связанные с популяциями, образующими каждый резервуар, уравновешивают друг друга, в результате чего поведение резервуара в целом оказывается простым. Данные для блоковых моделей могут дать и экспериментальные работы, однако обычно их получают путем простого измерения величин блоков во времени. Для нахождения оценок параметров многократно решают уравнения, меняя параметры до тех пор, пока не будет достигнуто наилучшее соответствие данным об изменении величин во времени. Модель считается неудовлетворительной, если ее нельзя «подогнать» к имеющимся данным. Противники такого подхода считают, что это «ненаучно», так как в обычной экспериментальной науке стараются найти данные, которые бы опровергали, а не подтверждали предполагаемую зависимость. А изображена простая модель, состоящая из шести блоков. Б приведены уравнения, описывающие взаимодействие каждого блока с другими в разное время года. В; здесь видно хорошее соответствие «предсказанных» изменений блоков «наблюденным».[ ...]

ru-ecology.info

16.1. Растения-продуценты антител

Цель иммунизации организма вакцинами — индуцировать продукцию антител на патогенный агент. Альтернативой такого подхода является метод пассивной иммунизации, основанный на введении готовых иммуноглобулинов. Широкое применение такого подхода долгое время было ограничено высокой стоимостью антител, получаемых традиционными способами. В 1989 году А. Хиаттом была показана возможность сборки функционально активных иммуноглобулинов класса IgG и IgA из лёгкой и тяжёлой цепей в растениях табака. К настоящему времени в нескольких крупных лабораториях мира были получены трансгенные растения-продуценты различных типов антител к эпитопам ряда патогенных агентов. В таблице представлена сводка этих результатов.

Таблица 16.1

Растения-продуценты антител

Анализируя уровень экспрессии перенесённых генов в геноме растений-биопродуцентов антител, можно отметить, что уровень продуктивности иммуноглобулина к поверхностному антигену Staphylococcus mutants в растениях табака оказался наиболее высоким и составил 500 мкг/г сырого веса (FW) ткани. Такие антитела, выделенные из трансгенных растений табака, предупреждали развитие кариеса у пациентов, при непосредственном нанесении на зубную эмаль, и не уступали по своим свойствам аналогичным антителам, получаемым из гибридомы мышей.

Иммуноглобулины к раковому эмбриональному антигену (РЭА) были экспрессированы в трансгенных растениях риса и пшеницы. Такие антитела используются в иммунотерапии онкологических заболеваний, а также для визуализации опухоли in vivo. Необходимо отметить, что растения риса оказались более продуктивными в отношении накопления антител по сравнению с растениями пшеницы.

Растения-продуценты субъединичных вакцин

Трансгенные растения-продуценты белков с антигенными свойствами болезнетворных агентов человека и животных получили название «съедобных вакцин». В кишечнике чужеродный белок, обладающий антигенными свойствами, распознается специальными М-клетками, которые широко представлены в толще слизистого эпителия, и организм запускает программу формирования иммунитета.

К настоящему времени получены трансгенные растения табака, картофеля, люпина, салата, томатов, кукурузы, арабидопсиса и люцерны, синтезирующие антигены различных инфекционных патогенов человека и животных (табл.).

Антигены, экспрессированные в растениях

За последние несколько лет в ведущих биотехнологических центрах мира созданы трансгенные растения-продуценты широкого спектра белков, имеющих потенциальное применение в фармакологии (табл.). Все они не уступали по биологической активности аналогам, получаемым из других систем экспрессии.

Такие белки как гирудин, эритропоэтин и гемоглобин могут быть использованы в терапии ряда гематологических заболеваний. Оценивая уровень экспрессии этих белков в созданных растениях следует отметить, что наиболее перспективными являются растения рапса-продуценты гирудина (0,3% общего растворимого белка). По данным таблицы 14 необходимо отметить, что синтезируемые в растениях белки медицинского назначения перспективны не только в терапии ряда заболеваний, но и для приготовления заменителей крови (гемоглобин) и материнского молока (казеин, лактоферрин). Среди перечисленных в таблице 14 видов растений заслуживают особого внимания, как биопродуценты, трансгенные растения картофеля. По сравнению с другими растениями, именно растения картофеля могут быть непосредственно использованы без предварительной кулинарной обработки.

studfiles.net

6.Фотосинтез. Роль продуцентов в экосистемах.

Организмы в экосистеме связаны общностью энергии и питательных веществ, которые необходимы для поддержания жизни. Главным источником энергии для подавляющего большинства живых организмов на Земле является Солнце. Фотосинтезирующие организмы (зеленые растения, цианобактерии, некоторые бактерии) непосредственно используют энергию солнечного света. При этом из углекислого газа и воды образуются сложные органические вещества, в которых часть солнечной энергии накапливается в форме химической энергии. Органические вещества служат источником энергии не только для самого растения, но и для других организмов экосистемы. Высвобождение заключенной в пище энергии происходит в процессе дыхания. Продукты дыхания — углекислый газ, вода и неорганические вещества — могут вновь использоваться зелеными растениями. В итоге вещества в данной экосистеме совершают бесконечный круговорот. При этом энергия, заключенная в пище, не совершает круговорот, а постепенно превращается в тепловую энергию и уходит из экосистемы. Поэтому необходимым условием существования экосистемы является постоянный приток энергии извне (рис. 14.5).

Рис. 14.5. Сулммарный поток энергии (темные стрелки) и круговорот веществ (светлые стрелки) в экосистеме.

Таким образом, основу экосистемы составляют автотрофные организмы —продуценты (производители, созидатели), которые в процессе фотосинтеза создают богатую энергией пищу — первичное органическое вещество. В наземных экосистемах наиболее важная роль принадлежит высшим растениям, которые, образуя органические вещества, дают начало всем трофическим связям в экосистеме, служат субстратом для многих животных, грибов и микроорганизмов, активно влияют на микроклимат биотопа. В водных экосистемах главными производителями первичного органического вещества являются водоросли.

Готовые органические вещества используют для получения и накопление энергии гетеротрофы, или консументы (потребители). К гетеротрофам относятся растительноядные животные (консументы I Порядка), плотоядные, живущие за счет растительноядных форм (консументы II порядка), потребляющие других плотоядных (консументы Ш порядка) и т. д.

Особую группу консументов составляют редуценты (разрушители, или] деструкторы), разлагающие органические остатки продуцентов и консументов до простых неорганических соединений, которые затем используются продуцентами. К редуцентам относятся главным образом микрорганизмы — бактерии и грибы. В наземных экосистемах особенно важное значение имеют почвенные редуценты, вовлекающие в общий круговорот органические вещества отмерших растений (они потребляют до 90% первичной продукции леса). Таким образом, каждый живой организм в составе экосистемы занимает определенную экологическую нишу (место) в сложной системе экологических взаимоотношений с другими организмами и абиотическими условиями среды.

7.Пищевые цепи и трофические уровни.

Внутри экологической системы органические вещества создаются автотрофными организмами (например, растениями). Растения поедают животные, которых, в свою очередь, поедают другие животные. Такая последовательность называется пищевой цепью; каждое звено пищевой цепи называется трофическим уровнем (греч. trophos «питание»).

Организмы первого трофического уровня называются первичными продуцентами. На суше большую часть продуцентов составляют растения лесов и лугов; в воде это, в основном, зелёные водоросли. Кроме того, производить органические вещества могут синезелёные водоросли и некоторые бактерии.

Организмы второго трофического уровня называются первичными консументами, третьего трофического уровня – вторичными консументами и т. д. Первичные консументы – это травоядные животные (многие насекомые, птицы и звери на суше, моллюски и ракообразные в воде) и паразиты растений (например, паразитирующие грибы). Вторичные консументы – это плотоядные организмы: хищники либо паразиты. В типичных пищевых цепях хищники оказываются крупнее на каждом уровне, а паразиты – мельче.

Существует ещё одна группа организмов, называемых редуцентами. Это сапрофиты (обычно, бактерии и грибы), питающиеся органическими остатками мёртвых растений и животных (детритом). Детритом могут также питаться животные – детритофаги, ускоряя процесс разложения остатков. Детритофагов, в свою очередь, могут поедать хищники. В отличие от пастбищных пищевых цепей, начинающихся с первичных продуцентов (то есть с живого органического вещества), детритные пищевые цепи начинаются с детрита (то есть с мёртвой органики).

Пищевые сети служат основой для построения экологических пирамид. Простейшими из них являются пирамиды численности, которые отражают количество организмов (отдельных особей) на каждом трофическом уровне. Для удобства анализа эти количества отображаются прямоугольниками, длина которых пропорциональна количеству организмов, обитающих в изучаемой экосистеме, либо логарифму этого количества. Часто пирамиды численности строят в расчёте на единицу площади (в наземных экосистемах) или объёма (в водных экосистемах).

В пирамидах численности дерево и колосок учитываются одинаково, несмотря на их различную массу. Поэтому более удобно использовать пирамиды биомассы, которые рассчитываются не по количеству особей на каждом трофическом уровне, а по их суммарной массе. Построение пирамид биомассы – более сложный и длительный процесс.

Пирамиды биомассы не отражают энергетической значимости организмов и не учитывают скорость потребления биомассы. Это может приводить к аномалиям в виде перевёрнутых пирамид. Выходом из положения является построение наиболее сложных пирамид – пирамид энергии. Они показывают количество энергии, прошедшее через каждый трофический уровень экосистемы за определённый промежуток времени (например, за год – чтобы учесть сезонные колебания). В основание пирамиды энергии часто добавляют прямоугольник, показывающий приток солнечной энергии. Пирамиды энергии позволяют сравнивать энергетическую значимость популяций внутри экосистемы. Так, доля энергии, проходящей через почвенных бактерий, несмотря на их ничтожную биомассу, может составлять десятки процентов от общего потока энергии, проходящего через первичных консументов.

Органическое вещество, производимое автотрофами, называется первичной продукцией. Скорость накопления энергии первичными продуцентами называется валовой первичной продуктивностью, а скорость накопления органических веществ – чистой первичной продуктивностью. ВПП примерно на 20 % выше, чем ЧПП, так как часть энергии растения тратят на дыхание. Всего растения усваивают около процента солнечной энергии, поглощённой ими.

При поедании одних организмов другими вещество и пища переходят на следующий трофический уровень. Количество органического вещества, накопленного гетеротрофами, называется вторичной продукцией. Поскольку гетеротрофы дышат и выделяют непереваренные остатки, в каждом звене часть энергии теряется. Это накладывает существенное ограничение на длину пищевых цепей; количество звеньев в них редко бывает больше 6. Отметим, что эффективность переноса энергии от одних организмов к другим значительно выше, чем эффективность производства первичной продукции. Средняя эффективность переноса энергии от растения к животному составляет около 10 %, а от животного к животному – 20 %. Обычно растительная пища энергетически менее ценна, так как в ней содержится большое количество целлюлозы и древесины, не перевариваемых большинством животных.

Изучение продуктивности экосистем важно для их рационального использования. Эффективность экосистем может быть повышена за счёт повышения урожайности, уменьшения помех со стороны других организмов (например, сорняков по отношению к сельскохозяйственным культурам), использования культур, более приспобленных к условиям данной экосистемы. По отношению к животным необходимо знать максимальный уровень добычи (то есть количество особей, которые можно изъять из популяции за определённый промежуток времени без ущерба для её дальнейшей продуктивности).

studfiles.net

Смотрите также

• 
  Растения брянска
• 
  Растения очиток
• 
  Растение ребус
• 
  Кока растения
• 
  Растения дорогие
• 
  Приусадебные растения
• 
  Растения дубрав
• 
  Гладиолус растение
• 
  Растение олеандра
• 
  Растения ранние
• 
  Растение груша