Цепи питания, правило пирамиды

Цепи питания, которые начинаются с автотрофных организмов, называют пастбищными цепями или цепями выедания. Но некоторые цепи начинаются с неживой органики, например, с растительного опада. В этом случае они называются детритными цепями или цепями разложения.

Когда растительность поедается консументами, большая часть съеденного органического вещества растений окисляется и служит источником энергии, меньшая часть является строительным материалом и идет на прирост или восстановление биомассы. От 5 до 20% съеденной биомассы запасается в образованном органическом веществе консументов 1-го порядка. На прирост биомассы консументов 2-го порядка пойдет также около 5 — 20% от съеденной пищи. Если для простоты взять на прирост биомассы 10% от съеденной пищи, то дельфин массой 50 кг съел 500 кг рыбы, которой понадобилось 5000 кг зоопланктона, а в основании этой экологической пирамиды будут находиться съеденные зоопланктоном 50000 кг фитопланктона. Это правило экологической пирамиды биомассы — биомасса каждого последующего уровня в пищевой цепи прогрессивно уменьшается — верно для большинства экосистем. Но в морских экосистемах биомасса каждого последующего уровня увеличивается, наблюдается перевернутая пирамида биомассы. Это связано с тем, что основным продуцентом является фитопланктон, водоросли, преобладающие в нем живут недолго, большая часть их выедается, но очень они очень быстро размножаются. Организмы каждого последующего уровня живут дольше и накапливают большую биомассу.

Различают пирамиду чисел, когда сравнивается число особей на каждом пищевом уровне, пирамиду биомассы — если сравнивается биомасса каждого уровня, пирамиду энергии — при сравнении количества энергии заключенной в пище каждого уровня. Наглядно использование энергии консументами можно выразить формулой:

ПИЩА = ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ОБМЕН + ПРИРОСТ БИОМАССЫ+ ЭКСКРЕМЕНТЫ

Большая часть энергии, заключенной в пище, выделяется в результате энергетического обмена и используется для поддержания всех жизненных процессов, меньшая часть используется для прироста биомассы и часть энергии выводится из организма вместе с неусвоенной пищей, выделенной в виде экскрементов. Передача энергии с одного трофического уровня на другой происходит с потерей большей части энергии в виде тепла, запас энергии, накопленный зелеными растениями, стремительно иссякает и вся энергия рассеивается в форме тепла. Поэтому пищевая цепь обычно включает всего 4—5 звеньев. Так осуществляется однонаправленный поток энергии.

За единицу времени растения в процессе фотосинтеза создают определенную биомассу. Это валовая первичная продукция. Около 50% этой биомассы расходуется самими растениями в процессах дыхания, 50% сохраняется в виде прироста биомассы. Эта часть и составляет чистую первичную продукцию экосистемы. Прирост за единицу времени биомассы консументов составляет вторичную продукцию экосистемы. Вторичную продукцию можно подсчитать для каждого трофического уровня.

Биологическая продуктивность экосистемы — производительность экосистемы, измеряемая за единицу времени на единицу площади. Самая высокая продуктивность у экосистем зарослей тростника в коралловых рифах, дельте Волги, в тропических лесах. Меньше — в дубово-липовых лесах, еще меньше в сосновых и березовых лесах, лугах и степях и самая низкая продуктивность в тундре, горных степях, большей части морских экосистем.