Энергетические потоки в экосистеме

Фотосинтезирующие растения создают органическое вещество, ко­торым питаются травоядные животные, ими питаются плотоядные и т. д., в конечном итоге, растения «кормят» весь остальной живой мир, т. е. солнечная энергия через растения как бы передается всем организмам.

Энергия передается от организма к организму, создающих пищевую, или трофическуюцепь: от продуцентов (создателей) к консументам (пожирателям) и так четыре-шесть раз с одного трофического уровня на другой.

Трофический уровень – это место каждого звена в пищевой цепи:

§ Первый трофический уровень – это продуценты.

§ Второй трофический уровень – это растительноядные консументы;

§ Третий – плотоядные консументы, питающиеся растительноядными формами;

§ Четвертый – консументы, потребляющие других плотоядных и т. д.

Четко распределяются по уровням лишь консументы, специализирующиеся на определенном виде пищи. Однако есть виды, питающиеся мясом и растительной пищей (человек, медведь и др.), которые могут включаться в пищевые цепи на любом уровне.

Однако такая строгая картина перехода энергии с уровня на уро­вень не совсем реальна, поскольку трофические цепи экосистем слож­но переплетаются, образуя трофические сети.

Виды пищевых цепей:

1. Пастбищные цепи – начинаются с поедания фотосинтезирующих организмов травоядными животными;

2. Детритные цепи – начинаются с остатков отмерших растений, трупов и экскрементов животных, перерабатываемых редуцентами.

Поскольку в процессе своей жизнедеятельности все организмы расходуют ту энергию, которую получили с пищей (а зелёные растения – с солнечным светом), её количество с каждым последующим уровнем уменьшается. Соответственно и суммарная продукция (прирост биомассы за единицу времени) всех организмов какого-либо уровня всегда меньше продукции предыдущего уровня.

Изучая преобразования вещества в экосистеме, необходимо различать понятия «боимасса8 и «продукция».

Биомасса – это суммарный вес совокупности всех организмов экосистемы в расчёте на единицу площади или объёма.

Продукция – количество вещества, которое образовано организмами за определённый промежуток времени.

Продуктивность экосистемы – это скорость, с которой продуценты усваивают лучистую энергию в процессе фотосинтеза, образуя органическое вещество, которое затем может быть использовано в качестве пищи.

Уровни продуцирования:

1. Первичная продукция – органическая масса, создаваемая продуцентами в единицу времени.

2. Вторичная продукция – прирост за единицу времени массы консументов.

Соотношение различных трофических уровней можно выразить с помощью экологических пирамид.

Основанием пирамиды служит уровень продуцентов, а после­дующие уровни питания образуют этажи и вершину пирамиды.

Типы экологических пирамид:

1) пирамида чисел – отражает численность организмов на каждом уровне;

2) пирамида биомассы – характеризует массу живого вещества;

3) пирамида продукции (или энергии) – имеет универсальный характер, показывает изменение первичной продукции (или энергии) на последовательных трофических уровнях.

Пирамида чисел отображает следующую закономерность: количество особей, составляющих последовательный ряд звеньев от продуцентов к консументам, неуклонно уменьшается. (рис.).

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 некоторое количество энергии (от каждого уровня до последующего доходит лишь 10 % энергии).

Пирамида биомассы отражает правило пирамиды биомасс: суммарная масса растений превышает массу всех травоядных, а их масса превышает всю биомассу хищников.

Более совершенным отражением влияния трофических отношений на экосистему является правило пирамиды продукции (или энергии):на каждом предыдущем трофическом уровне количество биомассы (или энергии), создаваемой за единицу времени, больше, чем на последующем.

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.