Поток энергии в экосистемах, продуктивность экосистем

В биогеоценозе энергия накапливается в виде химических связей органических соединений, синтезированных продуцентами из неорганических веществ. Далее она проходит через организмы консументов и редуцентов, но при этом часть ее рассеивается в виде тепла.

Последовательности организмов, в которых особи одного вида, их остатки или продукты жизнедеятельности служат объектом питания для организмов другого вида, называют цепями питания. Каждая цепь питания состоит из определенного количества звеньев (т. е. определенного количества видов организмов). Положение организмов определенного вида в цепи питания определяет его трофическим уровень. В основе цепей питания, как правило, находятся продуценты (автотрофные организмы). Трофический уровень консументов (гетеротрофных организмов) определяется количеством звеньев, через которые они получают энергию от продуцентов.

Так, растительноядные животные занимают следующий после продуцентов трофический уровень (консументыIпорядка), далее идет уровень хищников, поедающих растительноядные виды (консументыIIпорядка) и т.д.

Часть биомассы погибших продуцентов, не утилизированная консументами, остатки или продукты жизнедеятельности консументов, составляют кормовую базу редуцентов. Редуценты получают необходимую им энергию, разлагая в несколько этапов органические соединения до неорганических. Таким образом, энергия в биогеоценозе аккумулируется в виде химических связей органических соединений, синтезированных продуцентами из неорганических веществ за счет солнечной энергии, а затем проходит через организмы консументов и редуцентов.

Поскольку при передаче энергии с одного трофического уровня на другой, более высокий, большая ее часть утрачивается для организмов, то количество возможных звеньев цепи питания ограничено. Как правило, оно не превышает четырех-пяти.

Типы цепей питания. Трофическая сеть. Энергия в биогеоценозах как бы подразделяется на два потока: один берет начало от живых организмов — продуцентов, а другой от мертвой органики (остатки организмов и продукты их жизнедеятельности). В результате в биогеоценозах формируются два типа цепей питания: пастбищного типа (цепи выедания) и детритного (цепи разложения).
Цепи питания пастбищного типа берут начало от продуцентов (в основном зеленых растений) и включают последовательные звенья консументов 1 и т.д. порядков и завершаются редуцентами.

Цепи питания детритноготипа начинаются от мертвой органики и ведут к редуцентам, разлагающим ее, и далёе к организмам, питающимся редуцентами.

В любом биогеоценозе различные цепи питания не существуют отдельно одна от другой, а переплетаются. Это связано с тем, что организмы одного вида могут быть звеньями различных цепей питания. Переплетаясь, различные цепи питания формируют трофическую сеть биогеоценоза. Трофические сети обеспечивают устойчивость биогеоценозов, поскольку при уменьшении численности одних видов (или даже при полном их исчезновении из биогеоценоза) виды, питающиеся ими, могут переходить на другие объекты, в результате чего суммарная продуктивность биогеоценоза остается более или менее стабильной.

Правило экологической пирамиды. Вы уже знаете, что каждый биогеоценоз характеризуется определенной продуктивностью, которую выражают в единицах массы или энергии. Различают продукцию первичную и вторичную, то есть созданную соответственно автотрофными и гетеротрофными организмами. При этом автотрофные организмы значительную часть (40—70%) созданной ими первичной продукции используют на обеспечение собственных процессов жизнедеятельности. Оставшаяся часть созданной ими продукции составляет чистую первичную продукцию биогеоценоза. Это тот резерв, который могут потреблять консументы и редуценты. Таким образом, гетеротрофные организмы существуют благодаря чистой первичной продукции биогеоценоза.
Разные биогеоценозы отличаются как своей продуктивностью, так и скоростью потребления чистой первичной продукции, а также разнообразными цепями питания. Однако для всех цепей питания свойственны определенные закономерности, касающиеся соотношения расходуемой и запасаемой продукции на каждом из трофических уровней. Эти закономерности получили название правила экологической пирамиды: на каждом предыдущем трофическом уровне количество биомассы и энергии, которые запасаются организмами за единицу времени, значительно больше, чем на последующем (в среднем в 5—10 раз).

Графически это правило можно изобразить в виде пирамиды, составленной из отдельных блоков. При этом каждый блок такой пирамиды соответствует продуктивности организмов на каждом из трофических уровней цепи питания, то есть экологическая пирамида является графическим отображением трофической структуры цепи питания.