39. Продуктивность трофического звена. Виды про­дукции трофического уровня и соотношения между ними. Коэффициент усвоения. Коэффициент исполь­зования пищи.

Продуктивность экологической системы – это способность продуцентов накапливать энергию солнечного света в процессе фотосинтеза и хемосинтеза, образуя органическое вещество, которое затем может быть использовано в качестве пищи. Гетеротрофы получают энергию с пищей. Все живые существа являются объектами питания других, т. е. связаны меж­ду собой энергетическими отношениями. Пищевые связи в сооб­ществах - это механизмы передачи энергии от одного организма к другому. В каждом сообществе трофические связи переплетены в сложную сеть. Путь каждой конкретной порции энергии, на­копленной зелеными растениями, короток. Она может передавать­ся не более чем через 4-6 звеньев ряда, состоящего из последовательно питающихся друг другом организмов. Такие ряды, в ко­торых можно проследить пути расходования изначальной дозы энергии, называют цепями питания.

Место каждого звена в цепи питания называют трофическим уровнем. Первый трофический уровень - это всегда продуценты, создатели органической массы; растительноядные консументы от­носятся ко второму трофическому уровню; плотоядные, живущие за счет растительноядных форм, - к третьему; потребляющие дру­гих плотоядных - соответственно к четвертому. Таким образом, различают консументов первого, второго и третьего поряд­ков, занимающих разные уровни в цепях питания. Естественно, что основную роль при этом играет пищевая специализация кон­сументов. Виды с широким спектром питания могут включаться в пищевые цепи на разных трофических уровнях. Энергетический баланс консументов складывается следующим образом. Поглощенная пища обычно усваивается не полностью. Неусвоенная часть вновь возвращается во внешнюю среду (в ви­де экскрементов) и в дальнейшем может быть вовлечена в дру­гие цепи питания. Процент усвояемости зависит от состава пищи и набора пищеварительных ферментов организма. У животных усвояемость пищевых материалов варьирует от 12-20% (некото­рые сапрофаги) до 75% и более (плотоядные виды). Энергетические затраты на поддер­жание всех метаболических процессов условно называют тратой 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.

Эти отношения сокращенно можно выразить формулой: Р=П+Д+Н, где Р - рацион консумента, т.е. количество пищи, съедаемой им за определенный период времени, П - продукция, т.е. траты на рост, Д - траты на дыхание, т.е. поддержание обмена веществ за тот же период, и Н - энергия неусвоенной пищи, выделенной в виде экскрементов.

Передача энергии в химических реакциях в организме проис­ходит согласно второму закону термодинамики, с потерей части ее в виде тепла. Особенно велики эти потери при работе мышечных клеток животных, КПД которых очень низок, В конечном ито­ге вся энергия, использованная на метаболизм, переходит в теп­ловую и рассеивается в окружающем пространстве.

Коэффициент использования потребленной пищи на рост (К) рассчитывают как отношение этих двух величин: К=П/Р, где П - траты на рост, Р - количество пищи, съеденной за тот же период.

Общая продукция (биомасса) – запасы всей органической массы, т.е. масса организмов, присутствующих в экосистеме в момент наблюдения и учтенная на единицу площади. Первичной продукцией, называется органическая масса, создаваемая продуцентами в единицу времени. Чистая первичная продукция - это суммарная продукция фотосинтеза за вычетом вещества, затраченного растениями на дыхание, т.е. вещество, которое можно взвесить при уборке урожая. Вторичная продукция – прирост за единицу времени массы консументов.