Сельскохозяйственная экология. Под ред. Н.А. Уразаева

Автотрофы и гетеротрофы трофически связаны между собой. Они формируют пищевые (трофические) цепи — ряды организмов, последовательно извлекающих вещества и энергию из исходного пищевого (кормового) продукта фотосинтетического и хемосин-тетического происхождения. Каждый вид организмов, потреблявших энергию пищи, служит звеном трофической цепи. В классификации по трофическому признаку организмы подразделяют не на виды, а на группы по характеру питания, т. е. по тому, какое звено пищевой цепи они занимают. Первый трофический уровень составляют растения и другие автотрофы, второй — растительноядные животные, третий — хищники, четвертый — хищники второго порядка и т. д. Они формируют трофическую экологическую пирамиду (рис. 10).

При переходе веществ с одного трофического уровня на другой происходит потеря энергии, она превращается в теплсг и теряется.

Рис. 10. Экологическая пирамида (по П. Дювиньо и М. Тангу)

Поэтому каждое последующее звено пищевой цепи имеет меньшую биомассу, чем предыдущее. Потери энергии при переносе веществ с одного трофического уровня на другой ограничивают количество звеньев пищевой цепи. Пищевая цепь обычно состоит из четырех-пяти звеньев. В биогеохимии введено понятие биогеохи-мической пищевой цепи, отражающей миграцию химических элементов из литосферы, педосферы, гидросферы и атмосферы к растениям, от них к растительноядным, затем плотоядным животным {рис. И).

Пищевая цепь состоит из организмов разных видов. В то же время организмы одного вида могут входить в состав разных пи-тцевых цепей. Поэтому цепи питания переплетаются, образуя сложные пищевые сети, охватывающие все экосистемы планеты.

Наземные^_

Наземныежи/отныекормаЛицевые
Рис. 11. Биогеохимическая пищевая цепь (по В. В. Ковальскому)

Трофические сети представляют собой своеобразные экологические каналы, по которым химические элементы перемещаются из одного пункта биосферы в другой. Химические соединения, вовлеченные в трофическую сеть, в течение длительного времени могут мигрировать в биосфере и оказаться в телах организмов, обитающих в любом пункте земного шара. Так, ДЦТ был обнаружен в Антарктиде в организмах пингвинов, т. е. на континенте, куда этот препарат не завозили и где он не применялся.

Экологически важная особенность миграции стойких химических веществ и долгоживущих радионуклидов — возрастание их концентрации в конечных звеньях пищевой цепи. Поэтому вредные химические соединения и долгоживущие радионуклиды, загрязняющие среду, особенно опасны для хищных животных и человека, стоящих на вершине экологической пирамиды. В качестве иллюстрации можно привести пример негативных последствий применения пестицидов против мошек на оз. Клир-Лейк (США). Это озеро обрабатывали ДДЕ в 1949, 1954 и 1957 гг. Препарат распыляли в относительно малой дозировке — 0,014 части на миллион. В планктоне содержание яда увеличилось до 5 частей на миллион. В рыбах, питающихся планктоном, концентрация пестицида стала еще больше. В рыбах, питающихся мелкой рыбешкой, концентрация препарата возросла от 22 до 221 части на миллион в мышцах, от 40 до 240 частей на миллион в жире. Численность гагар снизилась с 1000 до 30 пар, причем уцелевшие птицы оказались бесплодными. В жировых отложениях трупов отравленных гагар содержание ДДЕ достигало от 1500 до 2500 частей на миллион, т. е. концентрация яда увеличилась в 100 000 раз.

В природных биогеоценозах, сформировавшихся в процессе длительной эволюции, сложились оптимальные цепи питания. Иная картина в аграрных ландшафтах. В них пищевые цепи вовлечены в сферу деятельности человека. Человек целенаправленно изменяет режим питания культивируемых растений и сельскохозяйственных животных. В результате применения органических и минеральных удобрений улучшаются условия питания растений. Рациональное использование удобрений — один из эффективных методов повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Человек разработал специальные режимы питания животных, рассчитанные на более эффективное использование кормов. Однако неэкологичное вмешательство человека в пищевые цепи может негативно сказаться на росте и развитии растений и животных, их биологической продуктивности и воспроизводительной способности. Так, необоснованное применение макро- и микроудобрений может стать причиной геохимических заболеваний растений (эпи-фитотий) и животных (эпизоотий).

Компоненты пищи как экологические факторы взаимосвязаны друг с другом. От характера взаимосвязей и взаимодействий пищевых компонентов зависит эффект их трофического воздействия на организмы растений и животных. Взаимодействия между факторами пищи могут носить характер синергизма и антагонизма.