2.7 Потоки вещества в экосистемах. Трофические цепи.

Только продуценты могут усваивать энергию и вещество непосредственно из окружающей среды. Все остальные живые организмы получают то и другое вместе с питанием.

Ряд организмов, в котором каждое предыдущее звено является пищей для последующего, имеет название трофической или пищевой цепи.

Один из вариантов трофической цепи показан на рис. 2.4.

При переходе от одного звена трофической цепи к другому передается только 10-20% связанной энергии, а 80-90% ее рассеивается в виде тепла. Поэтому, общая масса живого вещества, следующего пищевого звена, резко уменьшается.

В экологии соотношение численности организмов, их биомасс или связанной в биомассе энергии обычно изображают в форме экологических пирамид (рис. 2.5)

С точки зрения оценки общей эффективности экосистем наибольшую информацию дают экологические пирамиды энергии.

Они отображают скорость образования биомассы и показывают сколько энергии содержится на любом из трофических уровней за определенный период времени (обычно за год ).

Живые организмы экосистем взаимосвязаны с окружающей средой таким образом, что поток энергии создает четко определенные биологические структуры и кругообороты вещества между живой и неживой частями экосистемы.

Под биогеохимическим кругооборотом понимается поступление химических элементов из почвы, атмосферы, гидросферы в живые организмы, преобразование их в процессе жизнедеятельности в сложные органические соединения и возвращение их потом в почву, атмосферу, гидросферу в процессе жизнедеятельности с ежегодным отмиранием части органического вещества и переработкой его редуцентами - разложение на простые химические элементы.

А- численность организмов,

Б - количество биомассы организмов,

В- количество связанной энергии.

Экосистемы будут нормально функционировать, если нет нарушений при прохождении энергии через трофические цепи, инормально функционируют биогеохимические кругооборотывещества.

2.8 Концентрация вещества в трофических цепях

В трофических цепях все виды веществ последовательно переходят от одного организма к другому. Органические вещества в этом процессе превращаются в специфическую, для каждого вида растений и животных, форму. Так, белки растений в процессе питания фитофагов, которые их потребляют, расщепляются до аминокислот, и уже из них в организме животного синтезируются свои специфические белки. Другая судьба присуща отдельным химическим веществам, в частности так называемым ксенобиотикам - веществам, которые в природе сначала отсутствовали , а потом были синтезированы человеком. Такие вещества проходят через трофические цепи не изменяясь. В силу того, что размер биомассы в экологических пирамидах закономерно снижается при переходе на каждый новый трофический уровень, концентрация ксенобиотиков в расчете на единицу биомассы становится большей. Этот эффект называется законом концентрирования веществ в трофических цепях.

Концентрирование веществ в трофических цепях имеет важные последствия для всей практики хозяйствования человека в естественных экосистемах. Загрязнение, которое считается незначительным при оценке количества загрязнителя в окружающей среде становится катастрофически опасным при действии закона концентрирования и опасным, прежде всего для самого человека, который находится на вершине всех трофических цепей пастбищного типа.

Трофические цепи выполняют еще и барьерную функцию. С концентрирующими и барьерными функциями живого вещества связана способность экосистем к самоочищению, она проявляется относительно большого класса веществ. Ряд из них, попадая до трофической цепи, постепенно разрушаются. Но такая способность биомов к самоочищению не безгранична. Есть верхний предельный уровень концентрации, превышение которого уже не дает возможности биому очиститься от данного вещества. Здесь многое зависит от типа загрязняющего вещества и скорости его поступления в экосистему. При постепенном поступлении загрязняющих веществ, самоочищение идет эффективнее, чем при разовых выбросах в экосистему большого количества ксенобиотиков.

Некоторые загрязняющие вещества в биогеохимических циклах не разрушаются, а переходят в депо цикла (горные породы, атмосферу и т.п.), и их вредное действие на организм снижается. Это происходит с многими минеральными веществами.