3.5. Экологические пирамиды

Пищевые цепи и трофические уровни. Энергия, содержащаяся в органическом веществе одних организмов, потребляется другими организмами. Перенос веществ и заключенной в них энергии от автотрофов к гетеротрофам в результате поедания одних организмов другими, называется пищевой цепью (цепью питания, трофической цепью).

Огромную роль в воспроизведении жизни играет энергия Солнца (примерно 55 ккал на 1 см² в год), часть которой фиксируют продуценты (1-2% энергии), а пустыни и океан – сотые доли процента.

Число звеньев в пищевой цепи обычно из 3-4-х (реже 5-ти).

Совокупность организмов, объединенных одним типом питания и занимающих определенное положение в пищевой цепи, носит название трофический уровень. К одному трофическому уровню принадлежат организмы, получившие свою энергии. От Солнца через одинаковое число ступеней.

Трофическую структуру биоценоза и экосистемы обычно отображают графическими моделями в виде экологических пирамид. Такие модели разработал в 1927 г. англ.зоолог Ч.Элтон.

Экологические пирамиды – это графические модели, отражающие число особей (пирамида чисел), количество их биомассы (пирамида биомасс) или заключенной в них энергии (пирамида энергии) на каждом трофическом уровне и указывающее на понижение всех показателей с повышением трофического уровня.

Различают три типа экологических пирамид.

1. Пирамида чисел (числителей) отражает численность отдельных организмов на каждом уровне. Например, предположим, что в основании пирамиды 1000 т травы, массу которых составляют сотни миллионов травинок. Этой растительностью смогут прокормиться 27 млн кузнечиков, которых могут съесть 90 тыс. лягушек, а тех 300 форелей в пруду. А какое количество рыбы может съесть за год 1 человек! Таким образом, в основании пирамиды несколько сотен миллионов травинок, а на ее вершине – один человек. Такова наглядная потеря вещества и энергии при переходе с одного трофического уровня на другой.

Иногда случаются исключения из правил пирамид, и тогда мы имеем дело с перевернутой пирамидой чисел. Это можно наблюдать в лесу, когда на одном дереве живут насекомые, которыми питаются птицы. Таким образом, численность продуцентов меньше, нежели консументов.

2. Пирамида биомасс (ПБ) – соотношение между продуцентами и консументами, выраженное в их массе (общем сухом весе), энергосодержании или другой мере живого вещества). ПБ сходна с пирамидой продуктивности. Так, вес растений на лугу больше веса прямокрылых и копытных, которые питаются этими растениями. Вес этих животных в свою очередь будет больше веса птиц и кошачьих, составляющих уровень первичных плотоядных, а последние будут весить больше питающихся ими хищников. Перевернутую пирамиду биомасс можно получить, когда биомасса продуцентов оказывается меньше, чем консументов, и в основании пирамиды находятся не растении, а животные. Так, общая масса фитопланктона может быть меньше, чем у зоопланктона и конечного потребителя – консументов (китов, крупной рыбы и т.п.).

3. Пирамида энергии отражает величину потока энергии, скорость прохождения массы пищи через пищевую цепь.

Все экологические пирамиды строятся по одному правилу: в основании находятся зеленые растения, далее идет закономерное уменьшение от основания к вершине численности особей (пирамида чисел), их биомассы (пирамида биомасс) и проходящей через пищевые цепи энергии (пирамида энергии.