5. Экологическая пирамида. Пирамиды масс, чисел и энергии

Количественные оценки трофических уровней экосистемы указывают на существование определенной закономерности соответствия низшего трофического уровня относительно другого. Ч. Елтон установил, что количество особей, которые образовывают последовательную цепь, неустанно уменьшается. В дальнейшему данное утверждение Елтона неоднократно проверялось и подтверждалось. На сегодня данный вывод больше известен как "пирамида Елтона", так как схематическое изображение данной закономерности имеет вид пирамиды

Дальнейший анализ энергетических связей в экосистеме показал, что установленная "пирамидальная" закономерность имеет свое отражение и при оценке параметров биомассы и энергии.

Схематическое изображение пирамиды Елтона.

Таблица

Сравнение трофических уровней по численности, биомасс и производительностью (по: Уиттекер, 1971).

 

Трофический уровень	Численность екз/м^2	Биомасса г/м^2	Производительность мг/м^2/день
Продуценты	7,2X10'°	17,7	280,0
Рослиноїдні	1,5X10^4	1,25	26,8
Хищники: первичные	100	0,66	1,2
вторичные	15	0,1	0,1

Итак, существует три типа пирамид: пирамида чисел, пирамида биомассы и пирамида энергии.

		Мальчик 1
	Телята 4,5
Люцерна 2*10

Пирамида имеет:

 

		Мальчик 48 кг.
	Телята 1035 кг.
Люцерна 8211 кг.

Пирамиды чисел, масс и энергии.

		Мальчик 43,7кДЖ
	Телята 4,98*10 кДЖ
Люцерна 6,24*10 кДж
Использованная солнечная энергия 2,6*10 кДж

Концепция потока энергии дает возможность не только сравнивать экосистемы между собой, но и предлагает способ оценки относительной роли популяций в них.

Пирамида энергии дала наиполнейшее представление о функциональной организации групп, поскольку количество и масса организмов, которые может поддерживать определенный уровень на тех или иных условиях, зависят не от имеющейся в данный момент, фиксированной энергии, а от скорости продуцирования производного вещества. В противоположность пирамидам чисел и биомассы, которые отражают статику системы, т.е., количество биомассы в данный момент, пирамида энергии даст картину скоростей потребляемого вещества через цепь питания.

У малых организмов более интенсивный метаболизм, а потому лишь поток энергии с наибольшим показателем пригоден для сравнения любого компонента с любым другим. Трофически равных консументов исследованно мало. Эффективность цепи питания незначительно изменяется при переходе от одного уровня к другому. Ззначение его близко 10%. На каждой ступени пирамиды теряется большое количество энергии. Растения улавливают очень небольшую часть радиации, и очень малая доля новой ткани, произведенной на определенной степени, является источником питания следующего уровня организмов. Вследствие колоссальной потери энергии на каждом уровне, пирамида чисел редко составляется более чем из пяти трофических уровней. Наиболее эффективна конечная степень пирамиды - наибольшие животные. Стоимость этой эффективности - значительная потеря энергии.

Строение цепей питания определяется существованием сред консументов животных разных групп, которые различаются по количеству и составу кормов, которые они потребляют. Это стенофаги и полифаги. Стенофаги питаются ограниченным количеством видов кормов. Так, гусеницы медведки питаются лишь растениями из рода крестоцветных. Крайним выражением стенофагии является монофагия (человеческая аскарида, малярийный плазмодий, ряд растительных бесхребетных, которые питаются одним видом растений).

Полифаги имеют разнообразную добычу (растительную и животную). Это олени, грызуны, кошки, львы, тигры, насекомоядные птицы. Крайнее выражение полифагов эврифагия (всеядность). Это - бурый медведь, хомяк, барсук, дикий кабан и др. Среди полифагов есть определенная специализация. Это является характерной особенностью животных - жителей определенного биоценоза. Она ослабляет конкуренцию и дает возможность уживаться большей группе животных.

В процессе специализации ряд животных сильно отклонился от близких форм. Возникли группы животных, которые питаются экскрементами - копрофаги, трупами животных - некрофаги и т.д. Со специализацией питания связанны и способы добывания и получение пищи. Среди растительноядных форм есть сосущие, грызуны, лизуны и прочие. Плотоядные различаются по способам охоты: одни животные выслеживают свою жертву, другие - догоняют, преследуют, третьи - выкапывают из нор. Птицы добывают добычу - в полете, на земле, получают из-под коры, щелей и т.п..