Трофические взаимодействия обеспечивают поток энергии в экосистеме

•Энергия – способность совершить работу.

•Термодинамика – область физики, рассматривающая превращения энергии.

•I начало термодинамики (закон сохранения энергии):

•энергия не исчезает и не появляется, а лишь переходит из одной формы в другую.

•II начало термодинамики (закон увеличения энтропии ): процессы самопроизвольно идут в том случае, если энергия переходит из концентрированной формы в более рассеянную

•Первое начало термодинамики дает возможность описывать переходы энергии в трофических уровнях балансовыми уравнениями.

•Второе начало термодинамики устанавливает, что без увеличения энтропии окружающей среды жизнь невозможна.

•Поскольку часть энергии рассеивается в окружающей среде, КПД перехода энергии на следующий уровень меньше 100%,

Потоки энергии на уровне продуцентов

•PAR – фотосинтетически активная радиация (примерно 50% от суммарной солнечной радиации)

•GPP – валовая первичная продукция

•NPP – чистая первичная продукция

•Ra – дыхание автотрофов

•KL – эффективность Линдемана

•GPP = KL х PAR

•NPP = GPP - Ra

Глобальное распределение годичной наземной NPP (дистанционная оценка)

•Правило десяти процентов (пирамида энергий Станчинского – Линдемана) - среднемаксимальный переход 10% энергии (или вещества в энергетическом выражении) с одного трофического уровня экологической пирамиды на другой, как правило, не ведет к неблагоприятным для экосистемы в целом и теряющего энергию трофического уровня последствиям.

Потоки энергии на уровне консументов

•Pc – вторичная продукция консументов

•С – потребление

•E – экскреция

•Rc – дыхание консументов

•Vc –прижизненные выделения

•Pc = C – E – Rc – Vc

•Ac = C – E

•Pc = Ac – Rc – Vc

Экологические эффективности на уровне консументов

•Ac/C – эффективность ассимиляции (30-95%)

•фитофаги < хищники < паразиты

•Pc/Ac – эффективность роста (10-30%)

•С/NPP – эффективность использования (10-90%)

•Pc/NPP – эффективность продукции (1-30%)

•В наземных экосистемах эффективность продукции в пастбищных цепях около 10%, в водных 20 %

Потоки энергии для редуцентов. Экологические эффективности на уровне редуцентов

•Pr – вторичная продукция редуцентов

•Ar – ассимиляция редуцентов

•Rr – дыхание редуцентов

•Vr – прижизненные выделения

•Pr = Ar – Rr – Vr

•Pr/Ar – эффективность роста (5-20%)

•Ar/NPP – эффективность использования (10- 90%)

•Pr/NPP – эффективность продукции (1-20%)

•Прижизненные выделения редуцентов – это экскреция ферментов (протеазы, липазы, карбогидразы, нуклеазы)

•Доля Vr от Ar варьирует от 2 до 10%.

Потоки энергии на уровне экосистемы

•Rh – дыхание гетеротрофов

•ER – экосистемное дыхание

•NEP – чистая продукция экосистемы

•Rc + Rr = Rh

•Rh + Ra = ER

•NEP = GPP – ER = GPP – Rh – Ra

•NEP = NPP – Rh

•В стабильной экосистеме NEP = 0