Царство Нептна: тайны, открытия

Aqua incognita (Крестовский М., Носов А.)

(Продолжение. Начало - в № 8, 9, 10.)

Биологический лекторий

Теперь, познакомившись с основными категориями водного населения, мы можем смело переходить к связям, их объединяющим.

Среди многочисленных связей в экологической системе центральное место занимают связи энергетические - ведь именно способностью усваивать и эффективно перерабатывать энергию определяется, в конце концов, эффективность системы; поэтому сегодняшний выпуск "Aqua incognita" мы целиком посвятим трофологии - науке, изучающей различные аспекты питания, а точнее, переноса энергии в живых системах.

Немного терминов

Известно, что по способу получения энергии всех живых обитателей нашей планеты принято делить на три основные группы: продуцентов, строящих органическое вещество из неорганического за счет энергии Солнца (фотосинтез) или окислительно-восстановительных реакций (хемосинтез); консументов, потребляющих уже "наработанное" продуцентами органическое вещество, и редуцентов, или деструкторов, которые минерализуют (т. е. разлагают до неорганики) мертвое органическое вещество, и, таким образом, возвращают его продуцентам в качестве "строительного материала" для новой органики. Следует, впрочем, заметить, что консументы также в процессе обмена веществ разлагают органическое вещество, и в водных (особенно пресных) экосистемах роль этой трофической группы в минерализации органики довольно значительна.

К продуцентам относят прежде всего зеленые растения, а также фото- и хемосинтезирующие бактерии; к консументам разных порядков - животных, в том числе человека; к редуцентам - остальные бактерии, грибы и некоторых животных.

Конкретных же представителей каждой из названных групп, характерных для той или иной экосистемы и связанных между собой прочными трофическими связями, объединяют в трофическую (пищевую) цепь, или трофическую сеть. Различают два основных типа пищевых цепей: пастбищную - начинающуюся с зеленого растения, и детритную - в основе которой лежит мертвое органическое вещество.

КПД трофической цепи крайне невелик - при каждом "шаге" теряется до 90 % энергии, которая рассеивается в виде тепла, и лишь оставшаяся малая часть может быть использована организмами следующего трофического уровня. Отсюда, кстати, становится очевидным, что наиболее эффективны короткие пищевые цепи, а наиболее "богатым энергией" источником пищи для человека являются организмы, стоящие в начале цепочки - первичные продуценты, зеленые растения; переход же к каждому следующему звену снижает количество доступной энергии ровно на порядок.

Особенности питания в водной среде

Доступная гидробионтам органика поступает в пищевые цепи в трех формах: в форме живого органического вещества (ЖОВ), взвешенного органического вещества (ВОВ) и растворенного органического вещества (РОВ) - знакомый с основами химии читатель, вероятно, понял, что за основу такого деления принимается размер воспринимаемых организмами частиц органического вещества. Соотношение этих трех категорий органики для гидросферы в целом - приблизительно 1:10:100. Тем не менее именно живому органическому веществу эволюция отвела роль главного источника питания гетеротрофных (т. е. "не умеющих" фото- или хемосинтезировать) гидробионтов, а среди организмов, входящих в ЖОВ, особенно велико значение водорослей - их годовой урожай в водах Мирового океана достигает 600 млрд тонн; весьма существенна также роль бактерий. Организмы ЖОВ дают начало водным трофическим цепям пастбищного типа, обобщенную структуру которых можно представить следующей схемой:

Взвешенное органическое вещество, ВОВ, запасы которого в гидросфере оцениваются в 40-70 млрд тонн, лежит в основе детритных пищевых цепей, работающих по следующей схеме:

Заметим, что количество звеньев на 3-й и 4-й ступенях приведенных схем может быть весьма и весьма велико, а также то, что редуценты могут "включаться" в пищевые цепи (т. е. заниматься разложением органики) на любых их участках.

Количество растворенного вещества РОВ, в гидросфере оценивается астрономической цифрой 4Х10¹² т. Три четверти его вполне усвояемы. В пищу РОВ используют главным образом бактерии и грибы, однако способность к поглощению РОВ существует у многих беспозвоночных и даже у рыб и амфибий. Особенно возрастает роль такого способа питания в те периоды, когда становится невозможен или сильно затруднен процесс фотосинтеза - например, при наступлении полярной ночи. В таких случаях РОВ активно используется и водорослями, вынужденными под давлением, так сказать, внешних обстоятельств, переходить на гетеротрофное питание - то есть поглощать готовую органику из внешней среды.

Не будем забывать...

что всякое деление достаточно условно, и на самом деле пастбищная и детритная цепи в любой экосистеме тесно взаимосвязаны; природа способна довольно чутко реагировать на постоянно меняющиеся условия среды и "переключать" поток энергии с одного "режима" на другой... если ей не помешает вездесущий Homo sapiens, способный с детской непосредственностью в одно историческое мгновенье разрушить механизм, складывавшийся тысячелетиями. Печальным подтверждением тому - неудержимый рост эвтрофикации (а попросту говоря, зарастания) водоемов, превращение их из жизнеспособных, самоочищающихся и сбалансированных систем в грязные лужи, к которым даже слово "водоем" применимо с большой натяжкой...

(Продолжение следует)