Роль организмов в трофических связях парка или поля

Совместное существование организмов в фитоценозах об­условливает многочисленные 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 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 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+Н2О+112 ккал—(СН2О)+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 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.