Потоки биологической энергии

Поддержание жизнедеятельности организмов и круговорот вещества в экосистемах возможны только за счет постоянного притока энергии. Вся жизнь на Земле существует за счет энергии солнечного излучения, которая переводиться фотосинтезирующими организмами (автотрофами) в химические связи органических соединений. Гетеротрофы (растительноядные и хищники) получают энергию с пищей. Все живые существа включены в трофические связи.

Пищевые цепи и пищевая сеть. В функционирующей природной экосистеме не существует отходов. Все организмы, живые или мертвые, потенциально являются пищей для других организмов: гусеница ест листву, дрозд питается гусеницами, ястреб способен съесть дрозда. Когда растения, гусеница, дрозд и ястреб погибают, они в свою очередь перерабатываются редуцентами.

Пищевая цепь – последовательность организмов, в которой каждый из них съедает или разлагает другой. Пищевые цепи – это также движение питательных веществ от продуцентов, консументов (травоядных, плотоядных и всеядных) к редуцентам и обратно к продуцентам.

Движение биологической энергии в экосистемах происходит посредством двух связанных типов пищевых цепей: пастбищной и детритной (рис. 3.5).В пастбищной пищевой сети живые растения поедаются фитофагами, а сами фитофаги являются пищей для хищников и паразитов.

В детритной пищевой сети отходы жизнедеятельности и мертвые организмы разлагаются детритофагами и деструкторами до простых неорганических соединений, которые вновь используются растениями.

Все организмы, пользующиеся одним типом пищи, принадлежат к одному трофическому уровню (от греческого слова trophos – «питающиеся»).

Рисунок 3.5 – Пастбищная и детритная пищевые цепи

Организмы природных экосистем вовлечены в сложную сеть пищевых отношений. Такая сеть называется пищевой сетью (рис. 3.6).

Рисунок 3.6 – Пищевая сеть

Пирамиды энергетических потоков. С каждым переходом из одного трофического уровня в другой в пределах пищевой цепи совершается работа и в окружающую среду выделяется тепловая энергия, а количество энергии, доступной организмам следующего трофического уровня, снижается.

Как правило, при переходе с одного трофического уровня на другой 90% энергии теряется, и только 10% передается на следующий уровень.

Чем длиннее пищевая цепь, тем больше теряется запасённой энергии. Поэтому длина пищевой цепи обычно не превышает 4 - 5 звеньев.

Пирамиды численностей и биомасс. Мы можем собрать все образцы организмов в экосистеме и подсчитать численность всех видов, обнаруженных на каждом трофическом уровне. Такая информация необходима для создания пирамиды численностей для экосистем (рис. 3.7).

Рисунок 3.7 – Обобщенные пирамиды численностей в экосистемах

Вес всех органических веществ, содержащихся в организмах экосистемы, называется биомассой. Каждый трофический уровень пищевой цепи содержит определенное количество биомассы, которые в дальнейшем используются для построения пирамиды биомасс для определенной экосистемы (рис. 3.8).

Рисунок 3.8 – Обобщенные пирамиды биомасс в экосистемах. Размер каждого слоя пропорционален сухой массе на квадратный метр всех организмов
на данном трофическом уровне