Пищевая цепь

Что такое канцерогены?

Согласно определению ВОЗ, канцерогены – это различного рода агенты, способные вызвать необратимые изменения (или повреждения) генетического аппарата, контролирующего жизнедеятельность соматических клеток. Другими словами – это вещества или факторы, которые нарушают программу нашей ДНК, что приводит к сбоям в работе всех клеток организма (кроме гамет) и, как следствие, может спровоцировать развитие канцерогенеза – патофизиологический процесс образования и развития раковой опухоли. Таким образом, канцерогены – это потенциально опасные для организма человека агенты, воздействие которых увеличивает вероятность развития злокачественной опухоли. Но что же представляют собой эти агенты?

Профилактика отравления

Диоксины распространены повсеместно. Поэтому избежать контакта с ними практически невозможно. Чтобы минимизировать риск отравления, нужно соблюдать профилактические меры:

• не употреблять в пищу рыбу, пойманную в водоемах вблизи промышленных заводов,
• применять средства защиты (перчатки) при работе с бытовой химией,
• не пить хлорированную воду после кипячения,
• фильтровать воду из-под крана,
• срезать жировую прослойку с мяса,
• употреблять молочные продукты с низким процентом жиров, нежирные сорта рыбы,
• избегать продукцию, содержащую антибактериальный компонент триклозан,

• не сжигать бытовой мусор, особенно пластиковые отходы, на своем придомовом участке,
• не заниматься самостоятельной утилизацией хлорсодержащих отходов.

Основные функции жира в организме

Накопление энергии

Жир занимает 65-85 % от общего веса адипоцита (жировой клетки), представленного в форме триглицеридов (еще называемых триацилглицеролами). Их главной функцией в организме является расщепление, высвобождающее большое количество энергии. Люди с излишним весом имеют «в запасе» огромное количество энергии в виде триглицеридов. Её хватило бы, чтобы в течение нескольких месяцев обеспечивать основной обмен.

Жиры – самое «выгодное» вещество для накопления энергии. На единицу веса жиры содержат в два раза больше энергии, чем углеводы, поскольку могут присутствовать в организме в чистом виде и большом количестве.

Один килограмм жира по расчетам содержит энергию, равную 8750 килокалориям.

Термоизоляция

Некоторые животные запасают жир под кожей сразу в двух целях: во-первых, он служит в качестве теплоизоляционного слоя, который защищает организм во время холодов, во-вторых, жир служит в качестве «энергетического депо». Мощные прослойки из триглицеридов — это отличительная особенность тюленей, моржей, пингвинов и других теплокровных животных Арктики и Антарктики.

Гренландский тюлень. Очень толстый слой подкожного жира этого животного служит не только жировым депо, но и играет роль надежного теплого «гидрокостюма»

Механическая защита

Жировые ткани организма не только защищают внутренние органы от механических повреждений, но и контролируют их местоположение в организме. Например, известно, что почка имеет «жировую подушку», удерживающую ее на месте, поэтому опущение почки грозит только очень худым людям.

Жировая ткань, имеющаяся вокруг глазного яблока, также удерживает его на месте и защищает от прямого контакта глаза и костей орбиты.

1 — Внутриорбитальный жир — центральная порция;
2 — Разделяющая перегородка;
3 — Внутриорбитальный жир — внутренняя порция;
4 — Внутренний кантус;
5 — Внутриорбитальный жир — внутренняя порция;
6 — Внутриорбитальный жир — центральная порция;
7 — Связки;
8 — Внутриорбитальный жир — наружная порция;
9 — Наружный кантус;
10 — Внутриорбитальный жир — наружная порция;
11 — Слезная железа

Эндокринная функция

Современные исследования говорят о том, что жировые ткани являются не просто местом, где хранятся запасы энергии. Они активно участвуют в выработке гормонов, т.е. могут быть отнесены к эндокринным органам. Уже тщательно изучены два гормоны, которые выделяются жировыми клетками — это лептин и эстрогены.

Лептин впервые был выделен в 1994 году и был назван потенциальным лекарством от ожирения. Как предполагали врачи, при выделении жировыми клетками лептина, он, попадая в мозг, вызывает чувство насыщения. Но, как показали дальнейшие эксперименты, введение лептина человеку во время еды не провоцировало чувство сытости.

Как выяснилось позднее, лептин является регулятором, отвечающим за время, проходящее между приемами пищи. Таким образом, чем выше уровень лептина, тем реже человек ест. Но, поскольку у людей с излишним весом лептина в крови больше чем должно быть, его использование в качестве лекарства не имеет смысла.

Эстрогены. Жировой ткани присуща ароматазная активность, поскольку в ней содержится фермент ароматаза Р450, которая преобразует тестостерон, то есть мужской половой гормон, в женские половые гормоны, называемые эстрогенами. Скорость преобразования увеличивается с возрастом, а также с ростом жировых накоплений.

Жировые клетки захватывают тестостерон из крови, и выделяют в нее эстрогены. Особенной ароматазной активностью отличается жир, накапливаемый в животе. Таким образом, становится понятно, почему у мужчин, при появлении «пивного живота» возникает практически «женская» грудь, и почему ожирение ведет к снижению потенции и плодовитости.

Применение глюкокортикостероидов в ревматологии

При некоторых ревматических заболеваниях ГКС — препараты выбора, при других — играют вспомогательную роль. Чаще всего их назначают в сочетании с другими лекарствами. Наиболее часто используемый препарат — преднизолон. Реже применяются метиловые производные: метилпреднизол (перорально), метилпреднизол сукцинат (внутривенно), метилпреднизол ацетат (внутривенно и местно).

Показания для приема глюкокортикостероидов в ревматологии:

• системная волчанка (активная форма);
• антифосфолипидный синдром;
• ревматическая лихорадка (поражение сердца);
• ревматическая полимиалгия;
• васкулит (различные формы);
• полимиозит;
• эозинофильный фасциит;
• Болезнь Стилла;
• смешанное заболевание соединительной ткани;
• системная склеродермия (тяжелые формы с воспалительной реакцией);
• Синдром Шегрена (в особых ситуациях);
• серонегативный спондилоартрит (в особых ситуациях);
• ревматоидный артрит (отдельные принципы терапии).

Схемы потребления

Животных разделяют на группы по способам питания. Примеры таких групп:

• растительноядные — улитка, кузнечик, заяц, мышь;
• насекомоядные — стрекоза, жужелица, крот, лягушка;
• хищники — сова, лисица, волк, тигр;
• всеядные — барсук, медведь.

Пищевая модель в лесу отличается от других. Здесь распространены цепи разложения, ведь так восстанавливается флора и фауна. Растительность лесного массива бывает хвойной или лиственной. Насекомые поедают разлагающиеся остатки растений, грызуны питаются насекомыми, верх модели возглавляет хищник. Некоторые обитатели леса, такие как волк или медведь, становятся суперхищниками.

На уроках окружающего мира в 3 классе пример пищевой цепочки закрепляется тестами. Учащимся предлагается составить цепи самостоятельно из предложенных вариантов. Например:

• паук, грач, муха. Ответ: муха — паук — грач;
• ястреб, белка, гриб. Ответ: гриб — белка — ястреб;
• лиса, зерно, заяц. Ответ: зерно — заяц — лиса.

Пищевые структуры поддерживают удовлетворительное состояние сообщества. Они обеспечивают контроль над разнообразием и количеством организмов. Это благоприятствует балансу в природе. Цепи питания животных крайне важны, ведь при исчезновении одного звена, система размыкается и всем участникам угрожает вымирание. Небольшие по величине представители звена — грызуны или лягушки — смогут бесконтрольно размножаться, а большие по размеру вымрут из-за отсутствия еды

Поэтому важно следить за тем, кто что ест, за экологией леса и вымирающими видами

Примеры

В лиственных лесах

Здесь чаще всего встречается детритный трофический тип, известная часть энергообмена происходит за счет переработки микробактериями лесной подстилки.

Обычная цепь питания в широколиственных лесах составлена из трех-четырех ниш:

1. Семена деревьев — лесная мышь — филин. В такой схеме дерево — продуцент, консумент первого порядка — мышь поедает продукт, производимый им — семя, а ее в свою очередь ловит филин, чья кормовая база на 60 % состоит из мелких грызунов.
2. Кора дерева или кустарника — жук-короед — воробей — ястреб. Подобный вид сложнее — здесь присутствуют консументы трех разрядов. Растительная пища — кора — идет на корм членистоногому короеду. Он становится добычей маленькой насекомоядной пташки — такой, как воробей. Тот попадает в когти крупной хищной птицы — ястреба, питающегося маленькими собратьями и млекопитающими.
3. Травянистое растение — гусеница — большой жук (красотел пахучий) — синица — кобчик. Представленная линейка — одна из сложнейших в лесу. В ней находятся два типа насекомых — гетеротрофов, один из которых плотоядный.

Чем богаче видовое разнообразие в природной зоне, тем сложнее будут трофические пирамиды, обнаруженные на ее территории.

В смешанных лесах

Эта зона отличается широким ареалом обитания множества разновидностей живых существ.

Вот пара примеров:

1. Гриб — лось — медведь. Короткая, но вполне отражающая особенности местной флоры и фауны взаимосвязь. Грибы-автотрофы поглощаются фитофагом-лосем. В природе на столь мощного копытного осмеливается охотиться лишь еще более мощный зверь – медведь. Именно косолапый является венцом этой экосистемы, не имея естественных врагов.
2. Ель — жук-древоточец — дятел — сокол — клещ. В данном случае цепь замыкается на редуценте – паразите, питающемся кровью сокола. Первая часть последовательности схожа с предыдущей, вторая содержит насекомое-деструктора, относящегося к группе паразитирующих организмов. Их участие в круговороте веществ весьма характерно для лесных территорий.

Напоследок стоит отметить, что наличие в пищевой сети бактерий-сапрофагов — обычное явление для практически любого типа трофических связей в упомянутых экосистемах.

В хвойных лесах

Такие леса встречаются большей частью в природной зоне тайги и тундры.

Трофические связи здесь похожи на предыдущие:

1. Сосна – белка – лиса блоха. Четырехуровневая цепь изображает типичную для тайги взаимосвязь: белка питается семенами из сосновых шишек, и сама становится добычей для крупного млекопитающего – рыжей лисицы. А на шкуре хищницы заводятся паразиты – блохи, сосущие кровь.
2. Лишайник – олень – рысь. В северных лесах произрастают мхи и лишайники. Эти растения являются основой рациона оленей. На последних часто охотятся большие таежные кошки – рыси.
3. Перегной – детритные бактерии – одноклеточные – грибы – кабан – медведь. Подобные длинные цепочки характерны для хвойных угодий. В них участвуют микроскопические организмы в качестве консументов.

Кроме того, в такой экосистеме распространены именно детритные последовательности, поскольку процесс гниения животных и растительных останков крайне важен для нормальной жизнедеятельности лесов.

Световая фаза фотосинтеза

Чтобы лучше понять, что происходит во время фотосинтеза, разберём фазы фотосинтеза. Световая фаза фотосинтеза включает в себя фотохимические и фотофизические процессы, и может быть поделена на три этапа:

1. Фаза поглощения — энергия света улавливается при помощи светособирающих комплексов, переходит в энергию электронного возбуждения пигментов, передаётся в реакционный центр фотосистем I и II. 
2. Фаза реакционных центров — энергия электронного возбуждения пигментов светособирающих комплексов используется для активации реакционных центров фотосистем. В реакционном центре электрон от возбуждённого хлорофилла передаётся другим компонентам электрон-транспортной цепи, пигмент после отдачи электрона переходит в окисленное состояние и становится способным, в свою очередь, отнимать электроны у других веществ. Именно в этом процессе происходит преобразование физической формы энергии в химическую.
3. Фаза электрон-транспортной цепи — электроны переносятся по цепи переносчиков, образуются АТФ, НАДФН, O2. Необходимо, чтобы каждый переносчик электрон-транспортной цепи поочерёдно восстанавливался и окислялся, обеспечивая таким образом перенос энергии электронов. Любой этап переноса электрона сопровождается высвобождением или поглощением энергии. Часть энергии теряется. На некоторых участках электрон-транспортной цепи перенос электрона сопряжён с переносом протона.

Для того чтобы понять, что происходит во время фазы фотосинтеза, рассмотрим эти процессы подробнее. Кванты света улавливаются светособирающими комплексами фотосистемы I — молекула хлорофилла в составе светособирающего комплекса переходит в возбуждённое состояние, и энергия передаётся в реакционный центр фотосистемы I. Происходит возбуждение молекул хлорофилла фотосистемы I,   отщепляется электрон. Пройдя по цепочке внутренних компонентов фотосистемы I и внешних переносчиков, электрон в конце концов попадает к НАДФ+ — образуется восстановитель НАДФН. Получается, что хлорофилл фотосистемы I отдал электрон и приобрёл положительный заряд, и для дальнейшего функционирования необходимо восстановить нейтральность молекулы, получить электрон, чтобы закрыть «дырку». Этот электрон приходит от фотосистемы II.

На светособирающие комплексы фотосистемы II попадают кванты света — происходит возбуждение молекулы хлорофилла фотосистемы II, молекула хлорофилла отдаёт электрон и переходит в окисленное состояние. Нехватку электрона хлорофилл восполняет благодаря фотолизу воды, при этом образуется протоны H+, а также важный побочный продукт фотосинтеза — кислород. По цепи переносчиков электрон от хлорофилла фотосистемы II попадает к хлорофиллу реакционного центра фотосистемы I и восстанавливает его. Теперь этот хлорофилл может снова поглощать энергию кванта света и отдавать электрон в электрон-транспортную цепь.

Протоны, попадающие во внутритилакоидное пространство, используются для синтеза АТФ. С помощью фермента АТФ-синтазы за счёт градиента протонов образуется АТФ из АДФ и фосфата. Под градиентом понимают неравномерное распределение: во внутритилакоидном пространстве H+ больше, в строме — меньше. Поэтому частицы стремятся проникнуть в строму, переходят в неё через АТФ-синтазу, а в процессе пути сквозь белковый комплекс отдают ему часть энергии, которая и используется для синтеза АТФ. 

Энергия в пищевой цепи

Энергия переносится между трофическими уровнями, когда один организм питается другим и получает от него питательные вещества. Однако это движение энергии неэффективное, и эта неэффективность ограничивает протяженность пищевых цепей.

Когда энергия входит в трофический уровень, часть ее сохраняется как биомасса, как часть тела организмов. Эта энергия доступна для следующего трофического уровня. Как правило, только около 10% энергии, которая хранится в виде биомассы на одном трофическом уровне, сохраняется в виде биомассы на следующем уровне.

Этот принцип частичного переноса энергии ограничивает длину пищевых цепей, которые, как правило, имеют 3-6 уровней.

На каждом уровне, энергия теряется в виде тепла, а также в форме отходов и отмершей материи, которые используют редуценты.

Почему так много энергии выходит из пищевой сети между одним трофическим уровнем и другим? Вот несколько основных причин неэффективной передачи энергии:

• На каждом трофическом уровне значительная часть энергии рассеивается в виде тепла, поскольку организмы выполняют клеточное дыхание и передвигаются в повседневной жизни.
• Некоторые органические молекулы, которыми питаются организмы, не могут перевариваться и выходят в виде фекалий.
• Не все отдельные организмы в трофическом уровне будут съедены организмами со следующего уровня. Вместо этого, они умирают, не будучи съеденными.
• Кал и несъеденные мертвые организмы становятся пищей для редуцентов, которые их метаболизируют и преобразовывают в свою энергию.

Движение энергии в пищевой цепи

После смерти какой-либо особи она употребляется детритофагами (стервятниками, крабами, червями и т.д.). Остальная ее часть разлагается редуцентами (бактериями, грибами), вследствие чего и продолжается процесс энергетического обмена. Поток энергии в периодичности цепи указан стрелками от солнца либо гидротермального начала до класса высших существ. В независимости от того, как и от кого передается энергия, она имеет свойство “потери” на каждой трофической стадии пищевой цепи. Подобные потери связаны с тем, что значительная часть энергии при переходе с одной ступени на другую не усваивается представителями следующего трофического уровня или превращается в тепло, недоступное для использования живыми организмами.

Для лучшего усвоения материала о пищевой цепи рекомендуем посмотреть познавательное видео:

Определение

Все живые существа нашей планеты связаны между собой одной из самых прочных связей – пищевой. То есть кто-то для кого-то является пищей или говоря научным языком – кормовой базой. Травоядные едят растения, самих травоядных едят хищники, которых также в свою очередь могут поедать другие, более крупные и сильные хищники. Эти своеобразные пищевые связи в биологии принято называть цепями питания. Понимание того, как работает экосистема цепи питания, дает ученым биологам представление о различных нюансах эволюции живых организмов, помогает объяснить поведение некоторых животных, понять, откуда растут ноги у тех или иных повадок наших четвероногих друзей.

Консументы

Консументы это следующее звено. Роль консументов выполняют гетеротрофные организмы, то есть те, которые не вырабатывают самостоятельно органические вещества, а используют в пищу другие организмы. Консументов можно разделить на несколько уровней. Например, к первому уровню относятся все травоядные животные, некоторые виды микроорганизмов, а также планктон. Грызуны, зайцы, лоси, кабаны, антилопы и даже бегемоты — все относятся к первому уровню.

Ко второму уровню относят мелких хищников, таких как: дикие кошки, норки, хорьки, рыбы, питающиеся планктоном, совы, змеи. Эти животные служат пищей для консументов третьего уровня — более крупных хищников. Это такие животные, как: лиса, рысь, лев, ястреб, щука и др. Таких хищников называют ещё высшими. Высшие хищники необязательно поедают только тех, кто находится на предыдущем уровне. Например, мелкая лиса может стать добычей ястреба, а рысь может охотиться и на грызунов, и на сов.

Цепи и сети питания. Экологическая пирамида

Раздел ЕГЭ: 7.2. … Трофические уровни. Цепи и сети питания, их звенья. Правила экологической пирамиды. Составление схем передачи веществ и энергии (цепей питания)

Цепи и сети питания

Цепь питания — последовательность организмов, в которой происходит поэтапный перенос вещества и энергии от источника к потребителю. Каждое предыдущее звено является пищей для следующего.

Виды цепей питания:

• Пастбищные (цепь выедания). Начинаются с продуцентов и включают консументов разных порядков.
• Детритные (цепь разложения). Начинаются с детрита, включают детритофагов и редуцентов и заканчиваются минеральными веществами.

Пищевая (трофическая) цепь — ряд взаимосвязанных видов, каждый из которых служит пищей предыдущему. В реальных биогеоценозах комплексы взаимосвязанных трофических цепей образуют пищевые сети.

Сети питания — сложившиеся в процессе эволюции взаимоотношения в экосистемах, при которых многие компоненты питаются разными объектами и сами служат пищей различным членам экосистемы.

Для существования и развития экосистем необходим постоянный прилив солнечной энергии, усвоение которой обеспечивают продуценты. В большинстве экосистем биомасса и заключенная в ней энергия уменьшается на каждом новом уровне приблизительно в десять раз.

Трофический уровень — единица, обозначающая удалённость организма от продуцентов в пищевой (трофической) цепи. Слово трофический происходит от греческого τροφή — еда.

Все экосистемы связаны между собой круговоротом веществ, реализуемым через пищевые сети (и благодаря атмосферным и геологическим явлениям). Пищевые связи в экосистемах характеризуют, используя экологические пирамиды.

Экологическая пирамида

Экологическая пирамида — закономерность, отражающая соотношение по пищевым уровням продуцентов и консументов различного порядка.

Типы пирамид:

Пирамида энергии. Закономерность, согласно которой поток энергии постепенно уменьшается и обесценивается при переходе от звена к звену в цепи питания.

Пирамида биомассы. Закономерность, согласно которой каждый последующий пищевой уровень имеет массу в 10 раз меньшую, чем предыдущий.

Пирамида чисел. Закономерность, отражающая число особей на каждом пищевом уровне. Главная тенденция — уменьшение числа особей от звена к звену.

Правило экологической пирамиды: на каждом предыдущем трофическом уровне количество биомассы, образованной за единицу времени, больше, чем на последующем, в 10 раз.

Так как биомасса по мере продвижения на высшие трофические уровни уменьшается в геометрической прогрессии, их общее количество обычно не превышает трех-пяти.

Это конспект для 10-11 классов по теме «Цепи и сети питания. Экологическая пирамида». Выберите дальнейшее действие:

• Вернуться к Списку конспектов по Биологии.
• Найти конспект в Кодификаторе ЕГЭ по биологии

Биологическое значение

Составление цепей питания помогает контролировать численность каждой из популяций во множестве существующих экосистем. По этим линейным изображениям ученым-биологам и экологам удобно отслеживать изменения в видовом многообразии той или иной зоны, просчитывать характер и степень влияния на виды тех или иных факторов: загрязнения, урбанизации, подселения новых пород, смена климата, экологические проблемы.

Достаточно наглядно показывают трофические пирамиды превосходство одной популяции над другой, их взаимоотношения, когда резкое увеличение одного вида ведет к сокращению другого. Таким образом, изучение пищевых взаимосвязей в природе при помощи трофических цепей способствует контролю над состоянием экологии и защите уязвимых разновидностей животных, грибов и растений, поддержанию естественного баланса в биосфере.

Разница между диоксином и диоксидином

Диоксидин – это синтетический антимикробный препарат (АМП), имеющий широкий спектр действия. На территории стран бывшего СССР его допустили к применению в 1976 году.

Диоксидин применяют, чтобы лечить анаэробные инфекции, которые вызывают полирезистентные штаммы. Данное лекарство показало свою эффективность в борьбе с тяжелыми гнойными инфекциями, его используют как местно, так и эндобронхиально (вводят раствор через катетер в полость бронхов).

В составе данного лекарства есть диоксин. По этой причине диоксидин относится к опасным ксенобиотикам, которые применяют только при лечении тяжелых форм:

• гнойных и воспалительных процессов,
• инфекций кожи, костей, суставов,
• инфекций ЦНС.

Применяется диоксидин исключительно в стационарных условиях в комплексе с другими препаратами. Он выступает в качестве резервного варианта, когда другие АМП оказались несостоятельными в борьбе с инфекциями кожного покрова, органов дыхания и других. Также диоксидин назначают при аллергии на остальные медикаменты данной группы.

Если неправильно рассчитать дозу, диоксидин вызовет отравление – это главная причина, почему нельзя применять данный препарат самостоятельно. Данное лекарство разрушает мембранные структуры бактерий, тем самым не давая им размножаться. В этом заключается эффективность диоксидина, однако опасность из-за его применения тоже достаточно велика.

Энергия

Самой важной задачей функционирования пирамид питания является энергообмен между организмами в природе. При этом неизбежны огромные потери энергии, поскольку производится она лишь на первом этапе, а дальше только поглощается

При каждом поглощении изрядная часть ее (90 % — по правилу Линдемана) испаряется, отдавая тепло, а оставшееся обеспечивает жизнедеятельность каждого нового поглотителя. Как правило, эти последовательности фиксируют энергопоглощение за определенный период времени.

Наглядно описываемый процесс демонстрирует пирамида энергетических потоков. Пирамида данного вида – это оригинальная графическая модель, на которой отображается количество энергии, заключенной в каждом звене трофического уровня системы питания в определенной экосистеме. С повышением ступени показатели снижаются. Такой тип пирамид наиболее точно передает представление об организации природных сообществ, функции каждого их элемента, поскольку показывает скорость, с которой биомасса пищи проходит сквозь линейную систему питания в природе.