Понятия о продуцентах и консументах непосредственно связаны с понятием о биоценозе.
Биоценоз
Биоценоз (биотическое сообщество, биологическое сообщество, экологическое сообщество, живая совокупность) - термин, придуманный Карлом Мёбием в 1877 году, описывающий взаимодействующие организмы, живущие вместе в среде обитания.
Основываясь на концепции биоценоза, экологические сообщества могут принимать различные формы:
- Зооценоз для сообщества фауны,
- Фитоценоз для сообщества флоры,
- Микробиоценоз для микробного сообщества.
Географическая протяженность биоценозов ограничена требованием более или менее однородного видового состава. По участию в биогенном круговороте веществ в биоценозе различают три основные группы организмов:
- Продуценты - первичные изготовители (производители)
- Консументы - потребители
- Редуценты - восстановители
Продуценты
Продуценты или первичные производители - это организмы в экосистеме, которые производят биомассу из неорганических соединений (автотрофов).
Почти во всех случаях это фотосинтетически активные организмы (растения, цианобактерии, протисты и ряд других одноклеточных организмов). Однако есть примеры архей и бактерий (одноклеточных организмов), которые продуцируют биомассу при окислении неорганических химических соединений (химиоавтотрофов) в гидротермальных ваннах в глубоком океане. Эти организмы считаются существующими на самом низком трофическом уровне.
Грибы и другие организмы, которые получают свою биомассу от окисляющих органических материалов, называются разлагающими и не являются первичными производителями. Однако лишайники, расположенные в тундровом климате, являются исключительным примером первичного производителя, который посредством взаимного симбиоза сочетает в себе фотосинтез водорослями (или, кроме того, азотную фиксацию цианобактериями) с защитой разлагающегося гриба.
Консументы
Консументы (потребители) - организмы экологической пищевой цепи, которые получают энергию, потребляя другие организмы.
Эти организмы формально называются гетеротрофами, которые включают животных, некоторые бактерии и грибы. Такие организмы могут потреблять энергию различными способами, т.е к ним относятся травоядные, хищные, паразитирующие животные.
Некоторые плотоядные растения, такие как мухоловка Венеры, также классифицируются как консумент. В рамках экологической пищевой цепи консументы подразделяются на первичных, вторичных и третичных потребителей. Первичные потребители являются травоядными животными, питающимися растениями. Вторичные потребители, с другой стороны, являются плотоядными животными и охотятся на других животных. Животные, которые питаются как растениями, так и животными, также могут считаться вторичными консументами. Третичные потребители, иногда также называемые хищниками-вершинами, обычно находятся на вершине пищевой цепи и способны питаться вторичными потребителями и основными потребителями. Третичные потребители могут быть либо полностью плотоядными, либо всеядными.
Консументы играют важную роль в экосистеме, например, балансируют цепочку продуктов питания, удерживая популяцию растений на разумном уровне. Без надлежащего баланса экосистема может разрушиться и вызвать снижение всех затронутых видов. Это приведет к серьезной нарушенной экосистеме и нефункциональной сети потребителей.
Продукция группировки и трофические (экологические) пирамиды
Понятия о биоценозе, продуцентах и консументах лежат в основе математических (экологических) расчетов продуктивности экосистем. Рассчитать продуктивность группировки, исходя из сведений о продукции даже всех её популяций практически невозможно. Поэтому единственный путь - холистический подход к расчету отдельных составляющих биопродукции процесса группировки в целом.
Если к величине чистой продукции добавить величину дыхания, получим величину валовой продукции. Таким образом, получаются все основные продукционно-деструкционные показатели продуктивности экосистемы: валовая и чистая продукция и общая деструкция. В общем виде все расчеты продукционного процесса группировки n трофических уровней основываются на такой схеме:
Р = A1 – R1 – R2 – ... – Rn,
где: Р - чистая продукция группировки; А1 - ассимилированная первым трофическим уровнем энергия (уровнем продуцентов); R1 - количество энергии, которая рассеивается в процессе дыхания первым трофическим уровнем; R2 - вторым трофическим уровнем; Rn - n-ным трофическим уровнем.
Таким образом, "вклад" консументов всех трофических уровней в формирование продукции группировки заключается в энтропизации энергии, пропорциональной величине их дыхания.
В большинстве случаев между величиной первичной и вторичной продукции существует прямая зависимость. Вместе с тем, следует иметь в виду, что в биотической группировке консументы всех порядков существенно влияют на уровень биопродукционного процесса предварительного трофического уровня.
Одна из важнейших термодинамических характеристик био- и экосистем и биосферы в целом - способность создавать и поддерживать высокий уровень внутренней упорядоченности, то есть состояния с низким уровнем энтропии. Это достигается постоянным и эффективным рассеянием энергии, которая доступна для использования (энергия света, неорганических и органических веществ) и преобразованием ее в тепловую.
Таким образом, эко- и био-системы являются открытыми неравновесными термодинамическими системами, которые постоянно уменьшают энтропию за счет роста внешней энтропии согласно законам термодинамики.
Энергетическая структура экосистемы находит свое проявление в особенностях трофической сети, цепей питания, соотношении трофических уровней. Современная энергетика биосферы основывается, главным образом, на фотосинтетическом восстановлении диоксида углерода. В процессе его восстановления образуются органические вещества и молекулярный кислород. В этой реакции донором водорода может быть сероводород (у фотосинтезирующих серобактерий), вода (у цианобактерий и зеленых растений), или различные органические соединения (в пурпурных бактериях). Таким образом энергетическая структура экосистемы представляет собой следующую цепочку: энергия на входе (энергия Солнца или химических соединений) - продуценты (фотоавтотрофы или хемотрофы) - консументы 1-го, 2-го и n-го порядков.
Графическое или числовое изображение соотношение трофических уровней - трофическая (экологическая) пирамида. Различают пирамиды численности, биомассы, продукции и энергии. Наиболее правильную форму имеют пирамиды энергии и производства.
