Экологические пирамиды

Функциональные взаимосвязи, т. е. трофическую структуру, мож­но изобразить графически, в виде так называемых экологических пи­рамид.Основанием пирамиды служит уровень продуцентов, а после­дующие уровни питания образуют этажи и вершину пирамиды. Известны три основных типа экологических пирамид: 1) пирамида чисел,отражающая численность организмов на каждом уровне (пира­мида Элтона); 2) пирамида биомассы, характеризующая массу живого вещества – общий сухой вес, калорийность и т. д.; 3) пирамида про­дукции(или энергии),имеющая универсальный характер, показываю­щая изменение первичной продукции (или энергии) на последова­тельных трофических уровнях.

Пирамида чисел отображает отчетливую закономерность, обнару­женную Элтоном: количество особей, составляющих последователь­ный ряд звеньев от продуцентов к консументам, неуклонно уменьша­ется (рис. 3.4). В основе этой закономерности лежит, во-первых, тот факт, что для уравновешивания массы большого тела необходимо мно­го маленьких тел; во-вторых, от низших трофических уровней к выс­шим теряется количество энергии (от каждого уровня до предыдущего доходит лишь 10% энергии) и в-третьих –обратная зависимость мета­болизма от размера особей (чем мельче организм, тем интенсивнее об­мен веществ, тем выше скорость роста их численности и биомассы).

В наземных экосистемах действует следующее правило пирамиды биомасс: суммарная масса растений превышает массу всех травоядных, а их масса превышает всю биомассу хищников. Это правило соблюдается, и биомасса всей цепочки изменяется с изменениями ве­личины чистой продукции, отношение годового прироста которой к биомассе экосистемы невелико и колеблется в лесах разных геогра­фических зон от 2 до 6%. И только в луговых растительных сообщест­вах она может достигать 40 – 55%, а в отдельных случаях, в полупусты­нях – до 70 – 75%.

Для экосистемы океана характерна тенденция накаплива­ния биомассы на высоких уровнях, у хищников. Хищники живут дол­го и скорость оборота их генераций мала, но у продуцентов – фитопланктонных водорослей – оборачиваемость может в сотни раз превышать запас биомассы. Это значит, что их чистая продукция и здесь превышает продукцию, поглощенную консументами, т. е. че­рез уровень продуцентов проходит больше энергии, чем через всех консументов.

Отсюда понятно, что еще более совершенным отражением влия­ния трофических отношений на экосистему должно быть правило пи­рамиды продукции(или энергии):на каждом предыдущем трофическом уровне количество биомассы (или энергии), создаваемой за единицу времени, больше, чем на последующем. Пирамида продукции отра­жает законы расходования энергии в трофических цепях.

В конечном итоге все три правила пирамид отражают энергетиче­ские отношения в экосистеме, а пирамида продукции (энергии) име­ет универсальный характер.

В природе, в стабильных системах, биомасса изменяется незначи­тельно, т. е. природа стремится использовать полностью валовую продукцию. Знание энергетики экосистемы и количественные ее по­казатели позволяют точно учесть возможность изъятия из природной экосистемы того или иного количества растительной и животной биомассы без подрыва ее продуктивности.

Человек получает достаточно много продукции от природных систем, тем не менее, основным источником пищи для него является сельское хозяйство. Создав агроэкосистемы, человек стремится по­лучить как можно больше чистой продукции растительности, но ему необходимо тратить половину растительной массы на выкармлива­ние травоядных животных, птиц и т. д., значительная часть продук­ции идет в промышленность и теряется в отбросах, т. е. и здесь теряет­ся около 90% чистой продукции и только около 10% ее используется человеком непосредственно на потребление.

В природных экосистемах энергетические потоки также изменя­ются по своей интенсивности и характеру, но этот процесс регулиру­ется действием экологических факторов, что проявляется в динамике экосистемы в целом.