Трофическая (пищевая) структура экосистем.

Важнейший вид взаимоотношений между организмами в биоценозе, фактически формирующими его структуру, — это пищевые связи хищника и жертвы: одни — поедающие, другие — поедаемые. При этом все организмы, живые и мертвые, являются пищей для других организмов: заяц ест траву, лиса и волк охотятся на зайцев, хищные птицы (ястребы, орлы и т. п.) способны утащить и съесть как лисенка, так и волчонка.

Погибшие растения, зайцы, лисы, волки, птицы становятся пищей для детритофагов (редуцентов или иначе деструкторов).

В биоценозе, как звене экосистемы (биогеоценоза), по способу питания выделяют два важнейших компонента. Автотрофный компонент (с греч. «трофе» – питание, автотрофный означает «самостоятельно питающийся») включает организмы, которые, используя солнечную энергию или энергию окисления неорганических (но восстановленных) соединений, самостоятельно синтезируют органическое вещество своих клеток (биомассу) из минеральных веществ (углекислого газа, соединений азота, фосфора и пр.).

Это вновь созданное органическое вещество в экологии называют первичной продукцией. Организмы, синтезирующие органическое вещество, называют первичными продуцентами. К первичным продуцентам относятся зеленые растения, фотосинтезирующие прокариотные микроорганизмы, а также хемосинтезирующие бактерии, которые используют выделенную энергию при некоторых химических реакциях (без участия солнечного света). За счет фотосинтеза образуется 98%, за счет хемосинтеза – только 2% первичного органического вещества. Автотрофный компонент биоценоза есть основной поставщик органического вещества и связанной в нем энергии в биогеоценозы и экосистемы.

Гетеротрофный компонент биоценоза (гетеротрофный означает «питающийся другими» или «питаемый другими») включает организмы, которые питаются готовыми органическими веществами, необходимую для жизни энергию получают с пищей за счет разложения, расщепления органического вещества, первоначально созданного в ходе процессов фото- и хемосинтеза. Гетеротрофные организмы в процессе роста образуют вторичную продукцию, так как для ее построения необходимо уже готовое органическое вещество. Гетеротрофные организмы с экологической точки зрения подразделяются на две крупные группы. К первой относятся консументы, ко второй – редуценты. Консументы – это организмы, которые в отличие от продуцентов не создают, а потребляют готовое органическое вещество. Консументами являются животные, паразитические и насекомоядные растения.

Редуценты – это гетеротрофные организмы, которые питаются мертвым органическим веществом и в ходе своей жизнедеятельности разлагают его до неорганических остатков. С помощью редуцентов ускоряется процесс минерализации – распад органических соединений до углекислоты, воды и минеральных компонентов из анионов и катионов. Благодаря этому процессу важнейшие биогенные элементы, содержащиеся в погибающих организмах и тканях, растительном опаде, вновь возвращаются в биологический круговорот и многократно используются в обмене веществ живых организмов.

В зависимости от источников питания консументы подразделяются на три основных класса:

- фитофаги (растительноядные) – это консументы 1-го порядка, питающиеся исключительно живыми растениями. Например, птицы едят семена, почки и листву.

- хищники (плотоядные) – консументы 2-го порядка, которые питаются исключительно растительноядными животными (фитофагами), а также консументы 3-го порядка, питающиеся только плотоядными животными.

- эврифаги (всеядные), которые могут поедать как растительную, так и животную пищу. Примерами являются свиньи, крысы, лисы, тараканы, а также человек.

Существует два основных класса редуцентов:

1. Детритофаги – напрямую потребляют мертвые организмы или органические остатки. (пример: шакалы, грифы, дождевые черви).

2. Деструкторы – разлагают мертвую органическую материю на простые неорганические соединения (процесс гниения и разложения). Примером могут служить грибы и микроскопические одноклеточные бактерии.

Деление гетеротрофов на консументы и редуценты носит довольно условный характер и применяется главным образом для того, чтобы подчеркнуть особенности взаимосвязи живых организмов в цепи продуценты – консументы – редуценты. Об относительности подразделения гетеротрофов на консументы и редуценты, как отмечали В. Д. Федоров и С. А. Остроумов (1984), свидетельствует следующее. Во-первых, редуценты потребляют готовое органическое вещество и, следовательно, тоже являются консументами в широком смысле слова. Во-вторых, функции редуцентов присущи почти всем живым организмам – таково прижизненное отторжение органического вещества, а также окисление органических соединений с образованием двуокиси углерода и воды в процессе дыхания. Такое окисление идет во всех живых клетках, обладающих митохондриями и поглощающих кислород, необходимый для дыхания. Именно в силу относительности границы между консументами и редуцентами некоторые авторы предпочитают воздерживаться от термина редуцент и пользуются словом микроконсумент.

Следует отметить, что продуценты, консументы, редуценты выделяются по их месту и роли в цепях питания.

В плоскости актуальной сейчас проблемы «человек и биосфера» следует отметить два момента. Во-первых, указанное функциональное подразделение всех живых организмов подчеркивает тот факт, что в природе абсолютно все организмы можно рассматривать как звенья непрерывного биогеохимического или экологического конвейера, передающие друг другу (иногда через посредников в виде биокосных тел) атомы элементов, слагающих организмы, в том числе и организм человека. Это еще раз доказывает, что нет «лишних» или «бесполезных» видов и организмов. Во-вторых, все три функционально-экологические группы организмов жизненно необходимы человеку для его нормального существования. Так, продуценты обеспечивают его органическим веществом, в том числе пищей. Консументы (макроконсументы) – источник белковой пищи.

Редуценты (микроконсументы) нужны не только потому, что обеспечивают существование первых двух групп организмов. Кроме того, именно редуценты перерабатывают и ликвидируют огромное количество отходов жизнедеятельности человека и связанных с ним домашних животных, которых образуется миллиарды тонн в год. Именно редуценты – основа действия очистных сооружений (активный ил). При современном росте народонаселения (демографический взрыв) и концентрации его на урбанизированной территории удаление и переработка отходов жизнедеятельности человека и домашних животных могут становиться лимитирующим фактором, поскольку транспортировку и переработку отходов осуществлять сложно.