4.6. Екологічні піраміди

Співвідношення чисельності організмів, величини біомас або зв'язаної в біомасі енергії зображають у формі екологічних пірамід. В основі піраміди розміщуються відповідні значення першого трофічного рівня екосистеми, а на вершині – останнього. Екологічні піраміди наглядно характеризують не тільки кількість біомаси, але й інтенсивність її переробки.

Є три основних типи екологічних пірамід:

1). Піраміда енергії – відповідає величині потоку енергії або "продуктивності" на послідовних трофічних рівнях.

В екологічних системах (біогеоценозах) у процесі еволюції в ланцюгах живлення визначилась важлива закономірність, що отримала назву правило екологічної пірамади: кількість рослинної маси приблизно в 10 разів більша за масу рослиноїдних тварин, маса яких у стільки ж разів більша за масу хижаків (рис. 4.5а).

З авдяки тому що при переході від однієї ланки трофічного ланцюга до іншої втрачається до 80-90% зв'язаної енергії у вигляді тепла, довжина ланцюгів невелика. Найбільш ефективною є передача енергії від одного консумента до іншого (до 20%), і тому ці ряди найдовші.

Рис. 4.5. Піраміди енергії і продукції для екосистем суші і океану – а

І біомас для екосистем океану – б

2). Піраміда біомаси – характеризує загальну суху вагу, калорійність або іншу міру загальної кількості живої речовини;

Піраміди біомас схожі з такими для енергії і продукції, але тільки для сухопутних екосистем. Для водних екосистем закономірності співвідношення біомас на різних трофічних рівнях мають свою специфіку. Тут піраміда біомас як би перевернута (рис. 4.5б), тобто біомаса тварин, споживаючих рослинну продукцію, більше біомаси рослинних організмів. Причина цього – різкі відмінності в тривалості життя організмів порівнюваних рівнів. Перший рівень (продуценти) представлений в основному фітопланктоном з дуже коротким періодом життя (декілька днів або годин), другий – організмами, що більш довго живуть – зоопланктоном або іншими тваринами, що живляться фітопланктоном і зоопланктоном (риби, молюски, кити і т. п.). Вони накопичують біомасу роками і десятиліттями.

3). Піраміда чисельності – показує чисельність окремих організмів. Піраміда чисельності свідчить, що кількість організмів, як правило, зменшується від основи до вершини. Це правило не абсолютне і застосовується в основному до ланцюгів живлення, які не включають редуцентів. Прикладом може служити харчовий ланцюг: комахи і їх личинки – комахоїдні тварини-хижаки.

Піраміди чисельності і біомаси можуть бути оберненими (або частково оберненими), тобто основа може бути меншою, ніж один або кілька верхніх поверхів. Так буває, коли середні розміри продуцентів менші, ніж розміри консументів.

Навпаки, піраміда енергії завжди звужується вгору за умови, що будуть враховані усі джерела енергії живлення в системі.

Будь-яку забруднюючу речовину, що потрапила до екосистеми, можуть поглинати живі організми. З рослин-автотрофів, які акумулюють забруднюючі речовини, починається забруднення всієї трофічної мережі екосистеми.

Концентрація токсичних речовин у живих організмах збільшується з кожним наступним трофічним рівнем (рис. 4.6), оскільки величина біомаси в екологічних пірамідах закономірно зменшується приблизно в 10 разів при переході на новий трофічний рівень. Тому навіть незначна концентрація забруднюючих речовин у рослинах може викликати токсикацію тварин вищих трофічних рівнів.

Рис. 4.6. Піраміда біомас (а) та концентрація забруднень (б) на трофічних рівнях геосистеми:

І – ІV – трофічні рівні;

1 – біомаса; 2 – логарифм концентрації забруднень

Завдяки живим організмам забруднення залучається до колообігу мінеральних речовин і виведення їх з екосистеми ускладнюється.