7. Концентрация токсичных соединений при продвижении по пищевым цепям

Некоторые вещества по мере продвижения по пищевой цепи не рассеиваются, а, наоборот, накапливаются. Это так называемое концентрирование в пищевой цепи нагляднее всего демонстрируют некоторые устойчивые радионуклиды и пестициды. Например, коэффициент накопления (соотношение количества вещества в тканях и в окружающей среде) радиоактивного фосфора в яйцах гусей равен 2 млн. Таким образом, «безопасные» выбросы в реку могут стать крайне опасными для высших звеньев пищевой цепи.

Изучение детритной пищевой цепи показывает, что благодаря многократному поглощению с начала детритной пищевой цепи в ней должно накапливаться любое вещество, быстро сорбирующееся на частицах детрита и почвы и растворяющееся в кишечнике. Такое накопление подтверждено для ДДТ. У рыб и птиц накоплению способствуют значительные жировые отложения, в которых концентрируется ДДТ. Широкое применение ДДТ приводит к уничтожению целых популяций хищных птиц, таких, как скопы, сапсаны, пеликаны и детритофагов таких, как раков и крабов. Поэтому производство ДДТ в 70-х годах было запрещено.

8. Качество энергии

Энергия характеризуется не только количественными, но и качественными параметрами. Одинаковые количества разных форм энергии могут сильно различаться по своему рабочему потенциалу. Высококонцентрированные формы, такие, как энергия нефти, обладают более высоким рабочим потенциалом и соответственно более высоким качеством, чем такие « разбавленные» формы, как солнечный свет, а солнечный свет в свою очередь обладает более высоким качеством по сравнению с еще более рассеянной тепловой энергией.

Качество энергии измеряется количеством данного типа энергии, затрачиваемым на получение другого типа в цепи превращений энергии. По мере того как в этой цепи уменьшается количество энергии, пропорционально на каждом этапе повышается качество той ее доли, которая действительно перешла в новую форму.

Другими словами, при снижении количества повышается качество. Удобным показателем качества может быть количество калорий солнечного света, которое должно рассеяться, чтобы получилась одна калория более высококачественной формы (энергии пищи). Чтобы солнечный свет выполнял работу, производимую нефтью, необходимо повысить его качество в 2000 раз.

Произведение действительного потока энергии на каком-то уровне на показатель качества называется затраченной энергией этого компонента. Доступность энергии ресурса зависит от качества ресурса, например его пищевой ценности.

Количество энергии,

ккал/м²: 1000000 10000 1000 100

Растения

Растительноядные

Хищники ния

Качество: 1 100 1000 10000

9. Метаболизм и размеры особей

Метаболизм – это обмен веществ и энергии в биосистеме и его размер значительным образом зависит от размеров особей популяций на определенном трофическом уровне.

Размер урожая биомассы на корню, который может поддерживаться постоянным потоком энергии через пищевую цепь, в значительной степени зависит от размера особей. Чем меньше организм, тем выше его удельный метаболизм (то есть метаболизм в пересчете на 1 г или на 1 кал биомассы) и тем меньше биомасса, которая может поддерживаться на данном трофическом уровне экосистемы. И наоборот, чем крупнее организм, тем выше биомасса на корню. Так, "урожай" бактерий, имеющихся в любой данный момент, будет гораздо ниже "урожая" рыбы или млекопитающих, хотя эти группы, возможно, используют одинаковое количество энергии.

Интенсивность обмена у отдельных организмов и их ассоциаций часто оценивается по скорости потребления кислорода, то есть по дыханию. У животных наблюдается общая тенденция к увеличению интенсивности обмена в расчете на организм пропорционально степени 2/3 роста объёма (или массы), то есть интенсивность метаболизма на грамм биомассы растет с уменьшением длины.

R r

R = M^b r = M^b-1

b = 0.7- 0.8 b = 0.7- 0.8

Масса M Масса M

Вторая кривая наглядно демонстрирует рост удельной (по массе) интенсивности метаболизма с уменьшением размеров особь. Большое влияние на данный характер этой зависимости оказывают процессы диффузии через поверхность организмов: действительно, у крупных организмов площадь поверхности, через которую может идти диффузия на грамм массы меньше, чем у мелких животных.

На интенсивность метаболизма влияют и другие факторы. Например, у теплокровных животных интенсивность дыхания выше, чем у холоднокровных животных такого же размера.