4. Трофическая структура экосистемы.

В результате взаимодействия в пищевых цепях при переносе энергии каждое сообщество приобретает определенную трофическую структуру. В общем случае трофическую структуру можно определить количеством энергии, фиксируемой на единицу площади в единицу времени на последовательных трофических уровнях, и изобразить графически в виде экологических пирамид, основанием которых служит первый уровень, а последующие уровни образуют этажи и вершину пирамиды. Данное явление было изучено Ч.Элтоном в 1927г.

Различают три типа основных экологических пирамид.

Пирамида чисел (число особей / м²) отражает численность организмов на разных трофических уровнях. В случае пастбищных пищевых цепей леса, когда продуцентом служит дерево, а первичными консументами – насекомые, уровень первичных консументов численно богаче особями уровня продуцентов. В этом случае пирамиду чисел называют обращенной.

Пирамида биомасс характеризует общую сухую массу живого вещества на разных трофических уровнях (сухая масса органических веществ г / м²). В экосистемах с очень мелкими продуцентами и крупными консументами общая масса последних может быть в любой момент выше общей массы продуцентов, т.е. пирамида биомасс тоже может быть обращенной.

Пирамида энергий (дж/м²/год) показывает величину энергетического потока или «продуктивность» на последовательных трофических уровнях. Энергетическая пирамида всегда сужается кверху при условии, что учтены все источники энергии поступающей в систему с пищей.

Из трех типов экологических пирамид пирамида энергий дает наиболее полное представление о функциональной организации сообщества. Число и масса организмов, которых может поддерживать какой-либо трофический уровень в тех или иных условиях, зависит не от количество фиксированной энергии, имеющейся в данное время на предыдущем уровне, а от скорости продуцирования пищи. В противоположность пирамидам чисел и биомасс, отражающим статику системы, пирамида энергий отражает картину скоростей прохождения массы пищи через пищевую цепь. Закон пирамиды энергий: согласно которому с одного трофического уровня экологической пирамиды на другой переходит не более 10% энергии.

Этот закон, сформулированный в 1942г Р.Линдеманом, называют законом Линдемана. Его следствием является ограниченная длина пищевых цепей. Из закона вытекает очень важное правило, заключающееся в том, что максимальный переход с одного трофического уровня на другой порядка 10% энергии не ведет к пагубным для экосистемы последствиям. Использование правила 10% позволяет определять возможный и безопасный объем промысла особей.

5. Экологические сукцессии.

Структура сообщества создается постепенно в течение определенного времени. Примером, который можно использовать как модель развития сообщества, служит заселение организмами обнаженной горной породы. Растения не могут расти на голой породе, так как здесь нет необходимой для них почвы. Однако водоросли, попадая на такие территории, заселяют их, образуя пионерские сообщества. Постепенное накопление отмерших и разлагающихся организмов и эрозия горной породы в результате выветривание приводят к формированию слоя почвы, достаточного для того, чтобы здесь смогли поселиться более крупные растении, такие, как мхи и папоротники. В конце концов за этими растениями следуют еще более крупные растения. Такая смена одних биоценозов другими на определенном участке земной поверхности за некоторый период времени называется сукцессией (от лат. succesio – преемственность, наследование, последовательность, смена). Термин «сукцессия» предложен Т.Каулсоном в 1898г. Завершающее сообщество – устойчивое, самовозобновляющееся и находящееся в равновесии со средой – называется климаксным. Климакс (от греч. кlimax – лестница) – стабильное, конечное состояние развитие экосистемы в условиях данной среды. Термин «климакс» введен Ф.Клементсом в 1916 году. Тип сукцессии, начинающейся с заселения обнаженной горной породы или другой поверхности лишенной почвы, ледника (например, песчаных дюн или бывшего ложа ледника), называется первичной сукцессией. В отличие от нее вторичной называют сукцессию, начинающуюся там, где поверхность полностью или в значительной степени лишена растительности, но прежде находилась под влиянием живых организмов и содержит органическое вещества. Таковы, например, лесные вырубки, выгоревшие участки или заброшенные сельскохозяйственные угодья. Как при первичной, так и при вторичной сукцессиях, флора и фауна окружающих территорий являются главными факторам, определяющим типы растений и животных, включающихся в сукцессию в результате случайного расселения и миграцией. По представлениям Клементса, в данных климатических условиях может существовать только одно климаксное сообщество, которое называется климаксом.

К типичным наземным климаксным сообществам относятся листопадные леса. Большая часть первичной продукции производится в древесном пологе, наиболее интенсивное размножение идет на уровне земли.