6.2 Передача речовин по трофічних ланцюгах

За один рік на Землі за рахунок фотосинтезу утворюється 150 млрд. тонн органічної речовини. У процесі фотосинтезу виділяється близько 200 млрд тонн вільного кисню й засвоюється 300 млрд тонн вуглекислого газу.

Основна частина рослинної маси у водоймищі зосереджена у фітопланктоні - це і є продуценти. У результаті фотосинтезу вони створюють органічну речовину за рахунок неорганічної (сонячної енергії й хімічних речовин і ін.). Ця речовина є їжею для наявних у воді дрібних водних організмів (зоопланктону), деяких видів риб - це первинні консументи. Первинні консументи служать їжею для крупніших тварин - вторинних консументів (хижаків). Таким чином, консументи є біологічною продукцією водоймища. Гинучи, вони стають здобиччю бактерій (редуценти), розкладаються ними до мінеральних складових, які знов використовуються для утворення первинної продукції, або відкладаються на дні водоймища.

Описаний вище біологічний кругообіг можна охарактеризувати кількісними показниками компонентів. Дійсно, у біологічному кругообігу частина мінеральних й органічних речовин бере участь у такому кругообігу - сонячна енергія й абіотичні чинники - первинна біологічна продукція, консументи - мінеральні й органічні речовини. Таким чином, виходить дуже складний харчовий ланцюг, ланки якого залежить один від одного - зникнення фітопланктону приводить до зникнення зоопланктону, а отже, і вторинних консументов. Цей харчовий ланцюг називається трофічним.

У створенні трофічних ланцюгів беруть участь усі види, що мешкають в озері. Безперервний потік матерії й енергії постійно пронизує екосистему. При стабільній екосистемі її можна порівняти з великою трубою, в один кінець якої надходять мінеральні солі й сонячна енергія, а з іншого виходить жива речовина. Ця речовина може бути використана зовнішнім хижаком, наприклад, людиною, яка не живе в екосистемі озера. Виловлюючи рибу й поїдаючи її, людина сполучає останню ланку харчової мережі.

У більшості екосистем існує правило - чим вищий трофічний рівень біологічного об'єкту, тим нижче його маса. Так, за оцінками В.А.Ковди, загальна кількість біомаси на Землі складає 3·10¹² тонни, причому, понад 95% цієї величини складають рослини й лише 5% - тварини. При порівнянні біомас із відповідними рівнями трофічного ланцюга утворюється свого роду піраміда біомас. Пірамідою ця схема названа тому, що існують для неї майже загальні правила - чим вище рівень, який займає організм у трофічному ланцюзі, тим менше загальна його біомаса в порівнянні з нижчими рівнями. Наприклад: вага людини (хлопчика) - 48 кг, теляти - 1035 кг; люцерна, яку він з'їдає 8211 кг Такі піраміди можна побудувати по самих різних екосистемах, у тому числі й по водних (див. рис.6.2).

У трофічних ланцюгах переходить від одного організму до іншого не тільки біомаса, але й усі інші види речовин. Деякі речовини, що спочатку були відсутні в природі, а потім синтезовані людиною, проходять через трофічні ланцюги незмінними. А оскільки розмір біомаси в екологічних пірамідах закономірно знижується при переході на кожен новий рівень, то концентрація цих синтетичних речовин (ксенобіотиків) на одиницю маси зростає. Приклад - ДДТ. Дослідження показали, що якщо в тілі водних рослин його було 0,04 г/кг біомаси, то в риб, що харчуються водними рослинами - 10 г на 1 кг біомаси, у великих риб (хижаків) - 50 г на 1 кг біомаси, а в птахів, які харчуються рибою - 75 г/кг. Тобто всього на чотири ланки концентрація ДДТ збільшилася в 1875 разів. Таким же чином наростають концентрації радіоактивних речовин цезію, свинцю, кадмію та інших.

Великий набір речовин в екосистемах може руйнуватися в процесі екологічних циклів. Проте це відбувається в тому випадку, якщо надходження цих речовин не перевищує деякої граничної концентрації. Тому необхідно знати швидкість руйнування (асиміляція) заданої речовини даною екосистемою. Швидкість надходження в систему даної речовини не повинна перевищувати швидкість його асиміляції.