Цикълът на веществата и енергийният поток в екосистемите
Храненето е основният начин на движение на вещества и енергия.
Организмите в една екосистема са свързани от общото количество енергия и хранителни вещества, които са необходими за поддържане на живота. Основният източник на енергия за по-голямата част от живите организми на Земята е Слънцето. Фотосинтетичните организми (зелени растения, цианобактерии, някои бактерии) директно използват енергията на слънчевата светлина. В същото време от въглеродния диоксид и водата се образуват сложни органични вещества, в които част от слънчевата енергия се натрупва под формата на химическа енергия. Органичните вещества служат като източник на енергия не само за самото растение, но и за други организми в екосистемата. Енергията, съдържаща се в храната, се отделя по време на процеса на дишане. Респираторните продукти - въглероден диоксид, вода и неорганични вещества - могат да бъдат използвани повторно от зелените растения. В резултат на това веществата в тази екосистема правят безкраен цикъл. В същото време енергията, съдържаща се в храната, не прави цикъл, а постепенно се превръща в топлинна енергия и напуска екосистемата. Следователно необходимо условие за съществуването на екосистема е постоянен поток на енергия отвън (Фигура 14.5).
Фигура: 14.5. Сулмарен енергиен поток (тъмни стрелки) и кръговрат на веществата (светли стрелки) в екосистемата.
По този начин основата на екосистемата са автотрофни организми - производители (производители, създатели), които в процеса на фотосинтеза създават богата на енергия храна - първичната органична материя. В сухоземните екосистеми най-важната роля принадлежи на висшите растения, които, образувайки органични вещества, пораждат всички трофични връзки в екосистемата, служат като субстрат за много животни, гъбички и микроорганизми и активно влияят върху микроклимата на биотопа . Във водните екосистеми водораслите са основните производители на първична органична материя.
Готовите органични вещества се използват за получаване и натрупване на енергия на хетеротрофи или потребители (потребители). Хетеротрофите включват тревопасни животни (консуматори от 1-ви ред), месоядни животни, живеещи от растителноядни форми (консуматори от 2-ри ред), консумиращи други месоядни животни (консуматори от 3-ти ред) и др.
Специална група потребители се състои от редуктори (разрушители или] деструктори), разграждащи органични остатъци от производители и потребители до прости неорганични съединения, които след това се използват от производителите. Редукторите включват предимно микроорганизми - бактерии и гъбички. В сухоземните екосистеми особено важни са почвените декомпозитори, които включват обща циркулация на органичните вещества на мъртвите растения (те консумират до 90% от първичната горска продукция). По този начин всеки жив организъм в една екосистема заема определена екологична ниша (място) в сложна система от екологични взаимоотношения с други организми и абиотични условия на околната среда.
Хранителни вериги (мрежи) и трофични нива. Основата на всяка екосистема, нейната основа са хранителните (трофични) и придружаващите ги енергийни връзки. Те непрекъснато пренасят вещество и енергия, които се съдържат в храната, създадена главно от растенията.
Прехвърлянето на потенциалната енергия на храната, създадена от растенията, чрез редица организми чрез ядене на някои видове от други се нарича хранителна верига или хранителна верига и всяко от нейните звена е трофично ниво (фиг. 14.6).
Фигура: 14.6. Африканска хранителна верига за савана.
Първото трофично ниво се формира от производители (растения), второ - от първични консуматори (тревопасни животни), третото - от вторични консуматори (месоядни и паразити). Тъй като всеки организъм има няколко източника на храна и сам е обект на храна за други организми от една и съща хранителна верига или дори от различни такива (всеядни организми, например човек, мечка, врабче, консумират както производители, така и потребители, т.е. те живеят на различни трофични нива), хранителните вериги многократно се разклоняват и преплитат в сложни хранителни мрежи (фиг. 14.7).