2.6.4.Энергетика экосистем.

Пищевые взаимоотношения организмов в биоценозе объединяют их в единый комплекс и создают прочные цепи питания, состоящие из трёх основных звеньев.

Первое звено образуют продуценты(производители) – зелёные растения, создающие первичную биологическую продукцию, в которой аккумулируется солнечная энергия.

Второе звено представлено консументами(потребители) – организмы, питающиеся растениями и животными.

Третье звено – редуценты(деструкторы) – организмы, разрушающие органические вещества останков растений и животных до простых неорганических соединений (грибы, микроорганизмы).

Все звенья цепи питания взаимосвязаны и взаимозависимы. Между ними от первого и до последнего происходит передача вещества и энергии, причём от звена к звену происходит потеря последней. В природе пищевые цепи биоценозов значительно сложнее рассмотренной выше схемы, т. к. многие организмы являются одновременно и продуцентами и консументами по отношению к другим.

Экологическая пирамида:

В любой цепи питания не вся пища используется для роста организма, т. е. для накопления биомассы. Часть пищи расходуется на удовлетворение энергетических затрат организма (дыхание, размножение, движение, поддержание определённой температуры тела). В результате осуществления вышеуказанных процессов биомасса одного звена не может быть передана последующему полностью. В каждом последующем звене происходит уменьшение биомассы. Это явление было изучено Элтоном и было названо пирамидой чисел или пирамидой Элтона. В современной экологии выделяют пирамиды: численности (особей); биомассы; энергии.

Основание любой из вышеуказанных пирамид образуют растения-продуценты, над ними возвышаются консументы различных порядков, а вершину пирамиды занимают наиболее крупные хищники.

Результаты приближённых расчётов по указанным выше пирамидам свидетельствуют о следующем: растения используют ~ 0,24 %всей падающей на территорию, где они произрастают, энергии солнца, из которой ~ 8%тратится на биомассу животных, употребляющих эти растения в пищу.

Правило пирамид универсально и объективно отражает круговорот веществ и поток энергии в биоценозе.

Не ограниченное временем, и постоянное развитие и совершенствование жизни на Земле обусловлено круговоротом веществ – важнейшей функцией любого биоценоза. Биогенный круговорот веществ установился благодаря появлению зелёных растений, осуществляющих фотосинтез. Так, например, кислород атмосферы оборачивается через живые организмы за 2000 лет, диоксид углерода за 300лет, вода всей Земли – за 2·10⁶лет. Осуществляется этот круговорот за счёт энергии Солнца. Как было отмечено выше, из всего потока падающей на землю энергии Солнца лишь ~ 0,24%её улавливается зелёными растениями, обеспечивая весь биологический круговорот веществ в биосфере. Более половины этой энергии тут же расходуется на дыхание растений, а оставшаяся часть поступает в пищевые цепи. Энергия Солнца, утилизированная растениями, а через них животными, лишь частично используется для жизни последних, а остальная её часть, согласно второму закону термодинамики, превращается в теплоту и рассеивается в пространстве. Таким образом, часть утилизированной энергии уходит из биоценоза. Вещество растений, используемое консументами лишь на 1,5…2%превращается во вторичную продукцию. Например, для получения одного килограмма говядины требуется примерно 70…90кгсвежей травы.

Биологическая продуктивность – воспроизведение биомассы растениями, животными и микроорганизмами, входящими в состав биогеоценоза. Биологическая продуктивность представляет собой количество воспроизводимой биомассы на 1 м²площади (1м³объёма) в единицу времени и чаще всего выражается в граммах углерода или сухого органического вещества.