Экологические пирамиды

Пищевые цепи и трофические уровни

Вспомним биотическую структуру экосистемы. Внутри экосистемы содержащие энергию органические вещества создаются автотрофными организмами и служат пищей (источником вещества и энергии) для гетеротрофов.

Питаясь друг другом, живые организмы осуществляют перенос энергии и вещества и образуют цепи питания. Пищевые отношения также называют трофическими (от греч. трофее – жизнь)

 

Трофическая (пищевая) цепь – это цепь последовательной передачи вещества и эквивалентной ему энергии от одних организмов к другим, а каждое ее звено - трофическим уровнем (греч. trophos – питание). Первый трофический уровень занимают автотрофы, или так называемые первичные продуценты. Организмы второго трофического уровня называются первичными консументами, третьего – вторичными консументами и т.д. Обычно бывает четыре или пять трофических уровней и редко больше шести.

Последний трофический уровень – редуценты – они осуществляют минерализацию, причем могут разлагать все трофические уровни, начиная со 2.

 

Различают 2 вида пищевых цепей:

- цепи выедания (пастбищные) – начинаются с живых фототрофов. Например

 

Трава → мышь→ сова → ястреб

 

- цепи разложения (детритные) – начинаются с детрита. Например,

 

Мертвое животное → личинки мух → травяная лягушка →уж.

Стрелка показывает перенос энергии.

Цепи выедания преобладают в водных экосистемах, цепи разложения – в экосистемах суши.

 

Реально пищевые цепи намного сложнее, т.к. животное может питаться организмами разных типов. Некоторые животные питаются другими животными и растениями, всеядные (человек, медведь). Цепи сложным образом переплетаются и образуют пищевые сети. Например

Пищевые цепи можно представить в виде экологических пирамид, в которых прямоугольники отображают экологическую эффективность уровня и располагаются один над другим. Высота блоков одинакова, а длина каждого пропорциональна продуктивности каждого уровня (числу, массе, кол-ву энергии). Высота пирамиды соответствует длине пищевой цепи.

 

Экологическая пирамида представляет собой трофическую цепь. Чем длиннее цепь, тем меньше значение по биомассе, числу или энергии имеют плодоядные на вершине пирамиды. Всего около 0,1% энергии, полу- чаемой от Солнца, связывается в процессе фотосинтеза. За счет этой энергии синтезируется несколько тысяч грамм сухого органического вещества на 1 м3 в год. Более половины энергии, связанной при фотосинтезе, тут же расходуется в процессе дыхания самих растений. Другая её часть переносится посредством ряда организмов по пищевым цепям. При поедании животными растений большая часть энергии, содержащейся в пище: расходуется на различные процессы жизнедеятельности, превращаясь в тепло и рассеиваясь. Только 5-20% энергии пищи переходит во вновь построенное вещество тела животного. Проиллюстрируем: пирамидами чисел, биомасс и энергий очень простую пищевую цепь человека.

 

Пирамида чисел (пирамида Элтона):

 

 

Отображает уменьшение численности организмов от продуцентов к консументам. Используются на практике, например для расчета количества кормов для выращиваемого поголовья.

 

Пирамида биомасс: показывает изменение биомассы на каждом трофическом уровне. Биомасса – масса тела живых организмов.

 

Пирамида энергии, включая солнечную, в Дж: показывает величину энергии или продуктивность на каждом трофическом уровне

 

Продуктивность (или биологическая продукция) – это прирост биомассы в экосистеме, созданной за единицу времени. Различают первичную продукцию, созданную за единицу времени продуцентами, вторичную – созданную консументами

Пирамиды энергии наиболее удобны:

Биомассу можно выразить в единицах энергии. Большая часть энергии, содержащаяся в пище, расходуется на жизнедеятельность, превращается в тепло и рассеивается. Как следствие биомасса (энергия) следующего трофического уровня составляет не более 10 % предыдущего. Поэтому существование большого числа трофических уровней невозможно из-за быстрого приближения биомассы к 0.

 

Правило 10 %:

С одного трофического уровня экологической пирамиды на другой в среднем переходит около 10 % энергии, поступающей на предыдущий уровень.