43

трофические цепи переплетаются друг с другом, формируется трофическая сеть.

Существование трофической сети обеспечивает устойчивость экосистемы: если меняется численность популяций определенных видов, легко заменяются кормовые объекты и суммарная продуктивность экосистемы остается постоянной. Это один из механизмов, обеспечивающих устойчивость экосистем.

Согласно вышеизложенному, можно сделать вывод, что в природе популяции разных видов обитают совместно. Популяции различных видов живых организмов, заселяющие общие места обитания, неизбежно вступают в определенные взаимоотношения в области питания, использования общего пространства. Эти связи и характеризуют биоценоз или сообщество.

Влюбом сообществе обязательно присутствуют все рассмотренные экологические группы организмов (продуценты, консументы, редуценты) и при этом тесно взаимодействуют между собой в форме рассмотренных проявлений биотических факторов, согласуя при этом потоки вещества и энергии, проводимые по сетям и цепям питания. Продукты минерализации (простые неорганические вещества), полученные в процессе прохождения вещества и энергии по пищевой цепи от продуцентов к редуцентам, по истечении некоторого времени вновь используются продуцентами.

Влюбой экосистеме существует разделение во времени процессов образования органического вещества (продуцентами), перераспределения его внутри экосистемы биофагами (консументами) и переработки сапрофагами (редуцентами). Между отмиранием органического вещества и повторным включением его составляющих в круговорот вещества в экосистеме может пройти существенный промежуток времени, например, в случае соснового бревна, 100 и более лет [1].

Поток энергии в экосистеме

Очевидно, что вместе с потоком биомассы в форме пищи по цепям питания биоценоза проходит поток энергии.

Энергетический баланс участников цепи питания складывается следующим образом. Поглощенная пища усваивается не полностью. Неусвоенная часть вновь возвращается во внешнюю среду (например, в виде экскрементов и погадок) и в дальнейшем может быть вовлечена в другие цепи питания, например детритную. Процент усвояемости зависит от состава пищи и набора пищеварительных ферментов организма. У животных усвояемость пищевых материалов варьирует от 12 до 75% и более (у хищников).

44

Ассимилированная организмом пища вместе с запасом энергии в ней расходуется следующим образом. Большая часть энергии используется на поддержание рабочих процессов в клетках, а продукты этих реакций подлежат удалению из организма в составе экскретов (через потовые, сальные железы) и углекислого газа, образующегося при дыхании.

Энергетические затраты на поддержание всех метаболических процессов условно называют тратами на дыхание, так как общие их масштабы можно оценить, учитывая выделение СО2 организмом. Меньшая часть усвоенной пищи трансформируется в ткани самого организма, т. е. идет на рост или откладывание запасных питательных веществ, увеличение массы тела, накопление биомассы с точки зрения продуктивности экосистемы.

Передача энергии в химических реакциях в организме, согласно второму закону термодинамики, происходит с потерей ее части в виде тепла. Особенно велики эти потери при работе мышечных клеток животных, КПД которых очень низок. В конечном счете вся энергия, использованная на метаболизм, переходит в тепловую и рассеивается в окружающем пространстве. Траты на дыхание во много раз больше энергетических затрат на увеличение массы самого организма. Конкретные соотношения зависят от стадии развития и физиологического состояния особей.

Таким образом, основная часть потребляемой с пищей энергии идет у животных на поддержание их жизнедеятельности и лишь сравнительно небольшая – на построение тела, рост и размножение. Иными словами, большая часть энергии при переходе из одного звена пищевой цепи в другое теряется, так как к следующему потребителю может поступить лишь та энергия, которая заключается в массе организма – предшественника в пищевой цепи. Эти потери составляют около 10% при каждом акте передачи энергии через трофическую цепь. Следовательно, запас энергии, накопленный зелеными растениями, в цепях питания стремительно иссякает. Поэтому пищевая цепь включает обычно всего 4–5 звеньев [19].

На рисунке 2.3 изображена схема трансформации энергии в биоценозе. Она показывает, как проходит поток вещества и энергии, потребляемый организмами в процессе жизнедеятельности.

С потерями вещества и энергии при переходе по трофическим цепям связано правило Р. Линдемана, или правило 10%, которое формулируется следующим образом:

45

· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·

На каждом трофическом уровне биомасса приблизительно на 90% меньше, чем на предыдущем.

· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·

Солнце

Рис. 2.3 – Схема прохождения потока вещества и энергии в экосистеме

1 000 кг, тогда биомасса фитофагов на той же площади будет не более 100 кг, а плотоядных видов – не более 10 кг.

· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·

Таким образом, пищевая цепь играет важную роль в экосистеме, т. к. ее наличие обеспечивает непрерывный круговорот энергии за счет потребления организмами других организмов, которые в свою очередь тоже послужат пищей для обитателей первого трофического уровня. Природа создала трофические уровни таким образом, чтоб не прерывалась трансформация энергии в экосистеме, т. е. энергия переходит от одного уровня на другой и, в конечном итоге, возвращается на первый уровень.

· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·