1.3 Потери энергии в цепях питания

Все виды, образующие пищевую цепь, существуют за счет органического вещества, построенного зелеными растениями. При этом действует важная закономерность, связанная с эффективностью использования и превращения энергии в процессе питания. Сущность ее заключается в следующем.

Количество энергии, расходуемой на поддержание соб­ственной жизнедеятельности, в цепи трофических уровней растет, а продуктивность падает. Энергетический баланс консументов складывается следующим образом. Поглощен­ная пища обычно усваивается не полностью. Неусвоенная пища вновь возвращается во внешнюю среду в виде экскре­ментов и в последующем может быть вовлечена в другие цепи питания. Процент усвояемости зависит от состава пищи и набора пищеварительных ферментов организма. У живот­ных усвояемость варьирует от 12 — 20% (некоторые сапрофаги) до 75% у плотоядных видов.

Большая часть энергии усвоенной пищи используется на поддержание физиологических процессов в организме, а продукты обмена удаляются из организма в составе мочи, пота, выделений желез и углекислого газа, образующегося при дыхании. Энергетические затраты на поддержание ме­таболических процессов в организме называют тратой на дыхание.

Меньшая часть усвоенной энергии идет собственно на ассимиляцию, то есть на образование тканей, биомассы са­мого организма или на запасание питательных веществ. Обычно продуктивность каждого последующего трофиче­ского уровня не более, как уже было сказано, 5 — 20% от продуктивности предыдущего. Траты на дыхание во много раз больше энергетических затрат на увеличение массы орга­низма. Конкретные соотношения зависят от стадии разви­тия и физиологического состояния особей. У молодых тра­ты на рост достигают больших величин, тогда как взрослые особи используют энергию пищи в основном на поддержа­ние обмена веществ и созревание половых клеток.

Таким образом, большая часть энергии в цепи питания при переходе с одного уровня на другой теряется. К следую­щему звену в цепи питания поступает только та энергия, которая заключена в массе предыдущего поедаемого звена. Потери энергии составляют около 90% при каждом перехо­де через трофическую цепь. Например, если энергия расти­тельного организма составляет 1000 Дж, то при полном по­едании его травоядным животным в теле последнего асси­милируется всего 100 Дж, в теле хищника 10 Дж, а если этот хищник будет съеден другим, то в его теле ассимили­руется только 1 Дж энергии, то есть 0,1%.

В результате энергия, накопленная зелеными растения­ми в цепях питания, стремительно иссякает. Поэтому пи­щевая цепь не может включать более 4 — 5 звеньев. Поте­рянная в цепях питания энергия может быть восполнена только за счет поступления новых ее порций. В экосистемах не может быть круговорота энергии, подобно круговороту веществ. Жизнь и функционирование любой экологической системы возможны только при односторонне направленном потоке энергии в виде солнечного излучения или при при­токе запасов готового органического вещества.

Можно различать несколько категорий «экологических пирамид» пирамида чисел отражает число особей на каждом уровне пищевой цепи; пирамида биомассы – количество органического вещества (биомассу); пирамида энергии – количество эне6ргии в пище. Все они, различаясь в абсолютном значении, имеют одну и ту же направленность.

Пищевые цепи в экосистемах не являются прямолинейными. Почти всегда разные компоненты питаются разными объектами и сами служат пищей различным членам экосистемы. В результате получается сложная сеть пищевых связей.