Но такую застабилизировавшуюся систему можно вывести из этого состояния. Это может быть сделано разными способами. Во-первых, это может случиться, если в систему (сообщество) вселится организм, который обладает потенциально высокой скоростью собственного роста, причем в самой экосистеме механизмы регуляции численности или мало эффективны, или вообще отсутствуют. Во-вторых, неравновесное состояние экосистемы может возникнуть в результате резких изменений условий в окружающей среде. Система в результате этого теряет способность к саморегуляции, поскольку необходимая для регуляции по принципу обратной связи энергия существенно уменьшается, что может быть результатом наступившей нестабильности экосистемы. Эпидемии, эпизоотии и эпифитотии. Оба описанных выше варианта может создавать человек в результате своей деятельности. Не задумываясь об этом, он выводит и внедряет в экосистемы новых потенциальных вредителей, создает стрессовые ситуации в экосистемах, применяя ядохимикаты и вообще загрязняя окружающую среду. В сообществах между разными видами (популяциями) наряду с негативными взаимодействиями происходят и положительные. В одном случае один вид (его называют комменсалом, от фр. комменсал — сотрапезник) получает выгоду от объединения, тогда как другому виду это безразлично. Комменсализм обозначается как (+ 0). В другом случае взаимодействие видов в сообществе благоприятно для обоих видов (+ +). Такое взаимодействие не является обязательным для существования видов. В третьем случае такое объединение не только взаимополезно (+ +), но и обязательно для существования обоих видов. В первом случае одна популяция имеет преимущество. Во втором — имеет место протокооперация, когда пользу получают обе популяции. В третьем случае взаимодействие самое тесное. Оно не только положительное для обеих популяций, но и является обязательным для обеих популяций. Примером комменсализма могут служить морские животные. Так, в норках крупных морских червей живут «как части» более 13 видов — рыбы, моллюски, крабы, черви и др. Они не приносят ни вреда, ни пользы своему хозяину, хотя и питаются остатками пищи с его стола. Протокооперация распространена очень широко, практически повсюду. Так, например, к спине крабов прикрепляются кишечно-полостные и способствуют их выживаемости, поскольку маскируют их и защищают от опасности. Сами же прилипалы делают это не бескорыстно — они получают от краба кусочки пищи. Этот пример показывает, что протокооперация не является обязательной для существования как краба, так и кишечнополостных. Симбиоз наступает тогда, когда подобные два живых организма не могут жить один без другого. Причем эти организмы, как правило, имеют очень разные потребности. Еще один пример такого (облигатного) симбиоза: бактерии, обитающие в рубце жвачных.
ПИЩЕВЫЕ ЦЕПОЧКИИ ЦИРКУЛЯЦИЯ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ
Загрязнители окружающей среды перераспределяются в пространстве не только вследствие движения воздуха, воды и т. д., но и потому, что они попадают в пищу живым организмам. В этом случае путь не может быть очень сложным. Результаты этого могут быть неожиданными. Например, небольшие количества ядов, применяемые на болотах для борьбы с комарами, могут в конце концов привести к гибели птиц, у которых эти концентрации увеличиваются в сотни и тысячи раз. Происходит это потому, что яд попал в пищевую цепь и переходит от одних организмов к другим, постепенно увеличивая свою концентрацию. Ясно, что правильно оценить последствия загрязненности окружающей среды можно, только изучив все пути циркуляции загрязнителей, и, прежде всего, пищевые пути, или, как их называют, пищевые цепи.
Что такое пищевая цепь? Поле засевают люцерной. Ею кормят телят. Телятиной кормят детей. Это и есть пример пищевой цепи. Для полноты сюда надо добавить еще одно звено, самое первое преобразование энергии Солнца в органическое вещество. Это осуществляет люцерна в процессе фотосинтеза. Мы говорим «звено» и «цепь» не случайно. Каждый из указанных этапов (звеньев) действительно связан в единую цепь. Мы не сможем кормить детей телятиной, если выпадет самое первое звено цепи — поступление солнечной энергии. То же относится ко второму и третьему звену — без травы не будет телят, без телят не будет телятины для детей. Поэтому мы говорим о пищевых цепях.
Пищевые цепи могут иметь различное количество звеньев. Так, вместо люцерны можно посеять рис и кормить им детей. Тем самым мы уменьшим число звеньев цепи, сделаем цепь для детей самой короткой.
Можно привести другой пример. Солнечную энергию преобразует не люцерна, а зеленые растения в морях и океанах — фитопланктон. Им питается зоопланктон. Зоопланктон поедают маленькие хищники-рыбы. Их же поедают более крупные хищные рыбы. Этими рыбами питаются люди. В этом случае количество звеньев пищевой цепочки от начала, то есть от фитопланктона, который первый сумел приобрести энергию, до человека увеличилось. Звенья цепи: фитопланктон, зоопланктон, малый хищник, крупный хищник, человек (тоже хищник).
Все в природе может нормально существовать продолжительное время — если будет сохраняться баланс. Если образуется определенное количество органического вещества, то это же его количество в течение какого-то времени должно разлагаться, использоваться. Круг должен обязательно замкнуться.
Вернемся к примеру с фитопланктоном. Его поедает (специалисты говорят «выедает») зоопланктон. Зоопланктон выедают мелкие рыбы (хищники), а их поедают крупные хищные рыбы. Далее, допустим, что крупная хищная рыба (последнее звено в этой пищевой цепи) погибла. Ее никто не съел, она просто погибла, стала трупом. Что дальше? Труп этой рыбы — источник органических веществ. Рассмотренная здесь пищевая цепочка начиналась с того, что фитопланктон благодаря солнечной энергии создавал в процессах фотосинтеза органические вещества. А тут это органическое вещество не надо создавать — оно имеется готовое, его содержит труп хищной рыбы. Что должно происходить дальше, поскольку круговорот прекратиться не может? С этого трупа (гнили) начинается новая пищевая цепочка. Только в ней делают свое дело не рыбы-хищники или другие животные, а их братья меньшие — бактерии, грибки и т. д. Они осуществят разложение данного органического вещества. Если бы разложение не происходило, если бы оно прекратилось, то те элементы, которые нужны живым организмам (биогенные элементы), оказались бы со временем связанными в мертвых остатках. Ясно, что продолжение жизни было бы со временем невозможным.
Из сказанного ясно, что все живое связано друг с другом в определенном порядке через питание, через прохождение энергии. В работе звеньев пищевой цепи (а точнее, пищевых цепей, которые составляют пищевую сеть) участвуют все — от высших животных до бактерий, все живое. Каждое из них делает свое дело, пробегает свою дистанцию из общей эстафеты.
Так, растения, которые за счет солнечной энергии в процессе фотосинтеза образуют органическое вещество — источник энергии для других, — являются производителями (энергии). К сожалению, всем действующим лицам в этой драме присвоены иностранные названия (не только лицам, но и процессам), поэтому производители названы продуцентами, то есть производящими продукцию. Продуценты стоят всегда на первом месте, ближе всего к источнику энергии — Солнцу (конечно, в функциональном плане). Они всегда являются первым звеном пищевой цепочки. Далее от них энергия переходит к другим, которых (всех без исключения) называют «пожирателями». У специалистов это звучит более невинно и пристойно, поскольку они употребляют термин «фаги» (от греч. фагос, что значит пожирающий). Различают крупные пожиратели (макрофаги) и мелкие, микроскопические пожиратели (микрофаги). Всех же, кроме производителей (продуцентов), которые получают энергию от Солнца, называют консументами, от греч. консумо — потребляю. Консумент — это по сути хищник. Но хищник может питаться хищником. Поэтому различают первичные консументы, которые питаются продуцентами, вторичные консументы, питающиеся консументами первичными, и т. д.
При описании пищевых цепочек и сетей специалисты для наглядности широко используют диаграммы, схемы и схематические представления того, что происходит. В частности, широко используются так называемые экологические пирамиды. Суть их состоит в следующем.
Если энергию, которой обладает продуцент (то есть первое звено пищевой цепи), изобразить в виде прямоугольника (кирпича), то он будет служить основанием, фундаментом экологической энергетической пирамиды. Дело в том, что любому пожирателю (фагу) от жертвы, которую он пожирает, переходит только примерно одна десятая часть энергии. Остальная энергия рассеивается в пространстве. Поэтому энергетический «кирпич» этого фага будет примерно в 10 раз короче (сохраним ширину и высоту всех кирпичей одинаковыми). Положим этот энергетический кирпич первичного пожирателя (первичного консумента) на первый, что находится в фундаменте. Вторичный пожиратель, который питается первичным, получит от него (после него!) тоже примерно десятую часть его энергии. Поэтому третий кирпич (характеризующий энергию вторичного консумента) будет еще в 10 раз короче. Если выстроить кирпичи симметрично, то получится пирамида со ступенями, только весьма условно можно ее рисовать без ступеней, поскольку нет плавного уменьшения энергии. Оно происходит от уровня к уровню скачками, причем очень существенными (примерно в 10 раз). Если вы изображаете энергию на каждом пищевом уровне, то более высокий уровень всегда меньше по величине энергии, чем более низкий пищевой уровень. Кстати, специалисты не говорят «пищевой» уровень, а применяют термин трофический (от греч. трофо — питание). Но суть от этого не меняется.
Строили экологические пирамиды не только по величине энергии на каждом трофическом уровне, но и по численности организмов, а также по количеству вещества (биомассы). При этом рекомендуется биомассу измерять не килограммами, а килокалориями. Но оказалось, что такие экологические пирамиды могут быть передернутыми или вовсе не быть пирамидами. Перевернуты они тогда, когда пожиратель по количеству (по числу особей) или же по величине его общей биомассы больше, чем тот, кого он пожирает, то есть продуцента, или же пожирателя более низкого уровня. Так бывает. Н