Общая Биология

Рачки, черви, личинки насекомых служат пищей рыбам и амфибиям (лягушкам, тритонам). Хищные рыбы (например, окунь) охотятся за растительноядными (карась), а крупные хищники (щука) — за более мелкими. Находят себе пищу и млекопитающие (выхухоль, бобры, выдры): они поедают рыбу, моллюсков, насекомых и их личинки. Органические остатки оседают на дно, на них развиваются бактерии, потребляемые простейшими и фильтрующими моллюсками. Бактерии и водные виды грибов разлагают остатки на неорганические соединения, вновь используемые растениями и водорослями.

Причиной слабого развития жизни в некоторых водоемах является низкий уровень содержания минеральных веществ или неблагоприятная кислотность воды. Эвтрофикация (<греч. eutrophia хорошее питание) — увеличение количества продуцентов посредством внесения биогенных соединений (солей азота и фосфора), а также нормализация кислотности известкованием (карбонаты вступают в реакцию с кислотами, растворенными в воде, и нейтрализуют их) способствуют развитию планктона — комплекса мелких взвешенных в воде организмов (микроскопических водорослей, бактерий и их потребителей,: инфузорий, рачков и пр.), не способных противостоять переносу течениями. Планктон, являясь основанием пищевой пирамиды, питает различных животных, потребляемых рыбами. Рыб и другие водные организмы, способные к самостоятельному перемещению на большие расстояния, относят к нектону — <греч. nektos плавающий)

На развертывании в пространстве пищевых цепей водоема разработана технология переработки отходов животноводства. Навоз смывается в отстойники, где служит минеральным питанием многочисленным одноклеточным водорослям, — вода зацветает. Водоросли вместе с водой небольшими дозами перемещают в другой водоем, где их поедают дафнии и другие рачки-фильтраторы. В третьем пруду на рачках выращивают рыбу. Чистая вода вновь используется на фермах, избыток рачков идет на белковый корм скоту, а рыба потребляется человеком.

Водоем, как и любой биоценоз, — целостная система, взаимосвязи в которой порой бывают очень сложны. Так, уничтожение бегемотов в некоторых африканских озерах привело к исчезновению рыбы. Фекалии бегемотов служили естественным удобрением водоемов и основой развития фито- и зоопланктона. Россия издавна славилась жемчугом, добытым из раковин жемчужниц. Личинки пресноводных двустворчатых моллюсков европейской жемчужницы первые недели могут развиваться только на жабрах лососевых: семги, форели, хариуса. Чрезмерный вылов лососей в северных реках сократил численность жемчужниц. Теперь без моллюсков реки очищаются недостаточно эффективно, и икра лосося не может в них развиваться.

Экосистема листопадного леса включает несколько тысяч видов животных, более сотни видов растений. Суточные колебания температуры в лесу сглаживаются наличием растительности и повышенной влажностью: кроны деревьев дают тень, а пары воды стабилизируют температуру.

Лесная растительность конкурирует за свет. Лишь небольшая часть солнечных лучей достигает почвы, поэтому растения в лесу обитают в нескольких ярусах. В верхнем ярусе расположены кроны светолюбивых деревьев: дуба, березы, ясеня, липы, осины. Ниже — менее светолюбивые формы: клен, яблоня, груша. Еще ниже произрастают теневыносливые кустарники подлеска: калина, лещина. Тенелюбивые травянистые растения и мхи образуют самый нижний ярус — напочвенный покров. Обилие полян и опушек, создавая разнообразие условий, значительно обогащает видовой состав растительности, насекомых и птиц. Опушечный эффект используют при создании искусственных насаждений.

В почве живут норные грызуны (мыши, полевки), землеройки и другие мелкие существа. В нижнем ярусе леса обитают и хищные звери — лисы, медведи, барсуки. Часть млекопитающих занимает верхний ярус. На деревьях проводят основную часть времени белки, бурундуки и рыси. В разных ярусах леса гнездятся птицы: на ветвях и в дуплах деревьев, в кустарнике и траве.

Корни деревьев одного вида зачастую срастаются между собой. В результате питательные вещества перераспределяются сложным образом. В густых еловых лесах срастается корнями до 30 % деревьев, в дубняке — до 100 %. Срастание корней разных видов и родов наблюдается крайне редко. В зависимости от действия различных экологических факторов деревья одного и того же возраста могут иметь вид мощных плодоносящих особей или тонких побегов, а могут даже состариться, не достигнув зрелого состояния.

Первичные консументы представлены различными видами мышевидных грызунов, зайцами, птицами и крупными травоядными: лосями, оленями, косулями. Питательные вещества, накопленные летом листвой деревьев и кустарников, перемещаются осенью в ветви, ствол, корни, резко повышая их кормовую ценность и помогая животным пережить зимнюю бескормицу. К первичным консументам относятся и другие обитатели леса — насекомые, питающиеся листвой (гусеницы) и древесиной (короеды). Все виды позвоночных являются средой обитания и источником пищи для наружных паразитов (насекомых и клещей) и внутренних паразитов (бактерий, простейших, плоских и круглых червей).

Поверхность почвы покрыта подстилкой, образованной по-луразложившимися остатками, опавшими листьями, отмершими

1 — продуценты, 2 — первичные консументы, 3 — вторичные консументы

травами и ветвями. В подстилке обитает множество насекомых (жуки-мертвоеды, кожееды) и их личинок, дождевых червей, клещей, а также грибов, бактерий и цианобактерий, зеленым налетом покрывающих поверхность почвы, камней и стволов деревьев. Для этих существ (сапротрофов — <греч. sapros гнилой) органические вещества подстилки служат пищей. Значительную часть растительного опада составляет клетчатка. Шляпочные и плесневые грибы, бактерии вырабатывают ферменты, расщепляющие клетчатку до простых сахаров, легко усваиваемых живыми организмами. Обитатели почвы питаются и выделениями корневой системы деревьев: от 15 до 50 % синтезируемых деревом органических кислот, углеводов и других соединений попадает через корневую систему в почву. При ослаблении деятельности почвенных организмов опад начинает накапливаться, деревья исчерпывают запасы минерального питания, чахнут, подвергаются нападениям вредителей и гибнут. Это явление, к сожалению, часто наблюдается в городских насаждениях.

Значительную роль в жизни растений играют грибы и бактерии. Благодаря огромному количеству, быстроте размножения и высокой биохимической активности они существенно влияют на обменные процессы между корнями и почвой. Корневые системы лесных растений конкурируют за почвенный азот. С клубеньковыми бактериями, усваивающими азот из воздуха, сожительствуют виды акации, ольхи, лоха и облепихи. Бактерии потребляют синтезируемые деревьями углеводы и другие питательные вещества, а деревья — азотные соединения, вырабатываемые бактериями. За год серая ольха способна фиксировать до 100 кг/га азота. В некоторых странах ольха используется как азотоудобряющая культура.

Каждый пищевой уровень в лесной экосистеме представлен множеством видов, значение разных групп организмов для благополучного ее существования неодинаково. Сокращение численности крупных растительноядных копытных в большинстве случаев слабо отражается на других членах экосистемы, поскольку их биомасса относительно невелика, питающиеся ими хищники в состоянии обойтись менее крупной добычей, а зеленой массы копытные потребляют относительно немного. Весьма значительна в лесной экосистеме роль растительноядных насекомых. Их биомасса во много раз больше, чем копытных животных, они выполняют важную функцию опылителей, участвуют в переработке опада и служат необходимым питанием для последующих уровней пищевых цепей.

Однако природный биоценоз — целостная система, в которой даже малозначимый с виду фактор на деле является важным. С любопытным фактом целостности дубрав столкнулись жители горы Шпессарт в Германии. На одном из склонов этой горы крестьяне вырубили дубы, а затем попытались их восстановить. Но как ни старались, на этом месте ничего не удавалось развести, кроме чахлых сосенок. В чем же дело? Оказалось, вместе с дубами были уничтожены олени. Их помет служил пищей множеству почвенных организмов, перерабатывавших остатки и удобрявших почву. Поэтому без оленей дубы и не могли расти.

Пресноводный водоем и листопадный лес имеют однотипные пищевые группы. Продуценты в лесу — деревья, кустарники, травы и мхи, в водоеме — укореняющиеся и плавающие растения, водоросли и цианобактерии. Консументы в лесу — насекомые, птицы, растительноядные и плотоядные звери, в водоеме — водные насекомые, амфибии, ракообразные, растительноядные и хищные рыбы. Редуценты в лесу представлены наземными грибами, бактериями и беспозвоночными, а в водоеме — водными. Эти же пищевые группы организмов присутствуют во всех наземных и водных экосистемах. Первичным источником энергии в сообществах водоема и леса, как и в большинстве экосистем, служит солнечный свет.