5. Трофические взаимоотношения при распределении энергетических потоков в экосистемах. Экологические пирамиды, их основные виды.

Перенос энергии пищи от ее источника – растений через ряд организмов называют пищевой цепью. То есть пищевые цепи возникают, когда одни организмы служат источником пищи для других. Трофические (пищевые) цепи бывают двух типов:

• пастбищные;

• детритные.

Пастбищная цепь, начинаясь с зеленых растений, идет к растительноядным животным и хищникам.

Детритная цепь, начинаясь от мертвого органического вещества, идет к детритофагам, к хищникам, к редуцентам.

Между организмами в экосистемах устанавливается прочные пищевые взаимоотношения, которые объединяют организмы в единые комплексы. Организмы получающие энергию солнца через одинаковое число ступеней принадлежат к одному трофическому уровню

1 ур. – зеленое растение (продуценты); 2 ур. – первичные консументы; 3 ур. – вторичные консументы; 4 ур. – третичные консументы и т. д. (Человек может быть как вторичным, так и третичным консументом).

Максимальное количество звеньев в пищевой цепи 4-5, крайне редко 6, т.к. при поедании одних другими большая часть энергии(до 90%) теряется (уходит в тепло). Взаимосвязь пищевых цепочек - сеть. При этом с повышением трофического уровня его биомасса снижается, так как, во-первых, если фитофаги будут потреблять больше биомассы, чем ее производят продуценты, что например, имеет место при избыточном выпасе, то популяция продуцентов в конце концов исчезнет; во-вторых, существенная доля потребляемой консументами биомассы не усваивается и возвращается в экосистему в виде экскрементов, а из той, что усваивается, лишь несколько процентов идет на создание биомассы. Таким образом, в естественных экосистемах на высших трофических уровнях не может быть большой биомассы. В результате последовательности превращений энергии в пищевых цепях каждое сообщество живых организмов в экосистеме приобретает определенную трофическую структуру. Трофическая структура сообщества отражает соотношение между продуцентами, консументами (отдельно первого, второго и т.д. порядков) и редуцентами, выраженное или количеством особей живых организмов, или их биомассой, или заключенной в них энергией, рассчитанных на единицу площади в единицу времени. Как происходит перенос энергии по трофической цепи? Животное употребило в пищу растение или консумента более низкого порядка. Содержащееся в пище органическое вещество расщепляется в присутствии кислорода с выделением энергии. Этот процесс, обратный фотосинтезу, называется дыханием. Около 90 % выделившейся энергии расходуется организмом на поддержание своей жизнедеятельности, то есть на обеспечение всех необходимых ему функций, после чего она в виде выделяемого организмом тепла рассеивается в окружающую среду и по сути дела безвозвратно теряется для всей живой системы. И только около 10 % энергии идет на построение тела, рост и размножение организма. Именно эти 10 % энергии и доступны следующему трофическому уровню. Таким образом, качество энергии при переходе с одного уровня на другой увеличивается, а количество энергии, доступное для использования уменьшается, поэтому пищевая цепь не может быть бесконечной.

Этим непрекращающимся прохождением энергии через живое вещество поддерживается жизнь в экосистеме. Весь запас энергии сосредоточен в массе органического вещества – биомассе. Скорость образования органического вещества называют продуктивностью. Различают первичную и вторичную продуктивность. Первичная продукция – скорость накопления энергии продуцентами в форме органического вещества, которое может быть использовано в пищу. Скорость накопления органического вещества на уровнях консументов называется вторичной продуктивностью.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПИРАМИДЫ.

Трофическим отображением функциональной организованности экосистем являются экологические пирамиды биомасс, энергии и численности. Пирамида численности особей показывает количество отдельных организмов по трофическим цепям, причем численность особей при движении от продуцентов к консументам различного порядка значительно уменьшается (цифры резко уменьшаются) Пирамида биомассы показывает соотношение организмов по пищевым сетям в данной экосистеме. Эти два вида экологических пирамид могут иметь любую форму

Только Пирамида энергии всегда имеет правильную форму. Эта пирамида показывает величины потоков энергии через последовательность трофических уровней. Правило 10%:

С одного трофического уровня экологической пирамиды на другой- более высокий переходит в среднем 10% поступившего на предыдущий уровень.

Экологическая пирамида дает две фундаментальные характеристики экосистем :

1. Высота экологической пирамиды пропорциональна длине пищевой цепи

2. Форма (наклон сторон) экологической пирамиды показывает эффективность превращения энергии при переходе с одного трофического уровня на другой

Пирамиды чисел и биомасс отражают статику системы, то есть характеризуют количество или биомассу организмов в определенный промежуток времени. Они не дают полной информации о трофической структуре экосистемы, хотя также позволяют решать ряд практических задач, особенно связанных с сохранением устойчивости экосистем. Пирамида чисел позволяет, например, рассчитывать допустимую численность отстрела животных в охотничий период без последствий для нормального функционирования экосистемы