Роль организмов в трофических связях парка или поля

Совместное существование организмов в фитоценозах обусловливает многочисленные способы их взаимодействия друг с другом. Наиболее простые из них отличаются контактами, не сопровождающимися, а наиболее сложные, наоборот, сопровождающимися передачей вещества и энергии от одного организма к другому. Первые (синэкия) выражаются в механическом трении организмов (охлестывание листьев и ветвей, опора лиан на деревья и т. п.), вторые являются преимущественно пищевыми, или трофическими, отношениями.

Интенсивное развитие жизни на нашей планете стало возможным благодаря совместной жизни организмов, взаимно обусловливающих существование друг друга. Эта особенность мира растений и животных хорошо известна. Заключается она в способности автотрофных ("самопитающихся") организмов синтезировать из простых веществ сложные органические вещества с высокими запасами энергии и в приспособленности гетеротрофных ("иначе питающихся") организмов использовать для своего существования высококалорийные органические вещества, синтезированные другими организмами. Одни в этом случае используют органические вещества живых организмов - биотрофы, другие - лишь: их мертвые ткани или вещества этих тканей - сапротроф ы. Эволюция. сделала чрезвычайно разнообразными и сложными эти трофические (пищевые) взаимоотношения.

Питание организмов сопровождается внутриклеточной ассимиляцией, т. е. частичным превращением поступивших веществ в специфические вещества самого организма, а также диссимиляцией, т. е. исключением части веществ из состава клеток организма, в частности в связи с расщеплением этих веществ и выделением энергии, необходимой для окислительно-восстановительных реакций (с частичной ее потерей - энтропией - при дыхании). Тот и другой процесс имеют отношение не только к самим организмам, но, совершаясь как обмен веществ со средой, относятся и к изменению фитоценотической среды, к поддержанию ее (продуктами жизнедеятельности и потреблением некоторых элементов пищи) на некотором уровне.

Рассмотрим названные выше группы организмов (автотрофных, биотрофных и сапротрофных), так как это позволит нам более широко подойти и лучше понять организацию жизни фитоценозов, в частности регуляцию многих биоценотических процессов.

Автотрофы делятся на две части. Первые из них - фотоавтотрофы - осуществляют питание, синтезируя органические вещества с использованием солнечной энергии, т. е. путем фотохимических реакций, или фотосинтеза. Растения имеют для этого целый ряд активных пигментов (магний-производных порфирина) - хлорофиллы а, b, с, фикоэритрин, фикоцианин, каротины, бактериохлорофиллы и пр. В связи с этим различные группы растений используют солнечный свет в разных диапазонах спектра, но в общем от 420 до 1020 нм. Особенно широк диапазон у бактериохлорофилла а, распространяющийся и на невидимую человеческим глазом инфракрасную часть спектра.

Механизм использования света заключается в поглощении пигментами квантов света, что приводит к перемещению электронов на более удаленную орбиту атомов. При происходящих с помощью различных ферментов реакциях синтеза электроны возвращаются на внутренние орбиты, отдавая приобретенную энергию синтезируемым органическим веществам. В количественном выражении (для хлорофилла а) этот процесс выражается как СО2+Н2 О+112 ккал - (СН2 О) + О2.

Вторая часть организмов автотрофного питания - хемоавтотрофы - использует энергию окисления минеральных соединений азота, водорода, серы и железа, что позволяет и им синтезировать сложные органические (содержащие углерод) вещества из простых неорганических веществ. При этом источником углерода, как и у фотоавтотрофов, является углекислый газ. Важное значение в фитоценозах имеют, в частности, нитрофицирующие бактерии, особенно из родов Nitrosoоmonas и Nitrobacter. Первые с помощью ферментов окисляют аммоний или аммиак до азотистой кислоты, причем при окислении молекулы NH4 электрон перемещается на кислород с освобождением энергии, используемой на синтез углеводов; вторые с несколько меньшим энергетическим эффектом окисляют азотистую кислоту до азотной. В количественном отношении это выражается так: NH4+3/2O2 = NO2+H2O+2H+65,9 ккал; NO2+1/2O2=NO3+18,1 ккал.

Подобным образом осуществляют свое питание водородные бактерии (ряд видов Pseudomonas), виды серобактерий (Thiobacillus thiooxidans) и железобактерий (Thiobacillus ferоrooxidans).

Нужно помнить, что в каждом фитоценозе первичная биомасса, т. е. масса автотрофов, создается не только одними зелеными растениями, но в какой-то степени и хемоавтотрофныоми бактериями.

Все автотрофные организмы из-за их продуцирующей деятельности часто называются продуцентами.