В каждой цепи питания существует важная закономерность, обусловленная эффективностью использования и превращения энергии в процессе питания. Каждый последующий трофический уровень способен использовать лишь 5—15 % энергии биомассы и превратить ее во вновь построенное вещество своего тела. Остальная энергия превращается в тепло и рассеивается или (чаще всего) просто не усваивается. Таким образом, вследствие неминуемой потери энергии количество образующегося органического вещества на каждом последующем пищевом уровне резко уменьшается. В среднем коэффициент полезного действия каждого звена не превышает 10 %. Поэтому типичная цепь питания состоит не более чем из четырех — Шести взаимно связанных пищевых уровней.
Нетрудно подсчитать, что для образования, например, 1 кг массы морского зверя (тюленя, дельфина) нужно 10 кг съеденной рыбы,
а этим 10 кг нужно уже 100 кг их корма — водных беспозвоночных, которым в свою очередь для образования такой массы необходимо съедать 1000 кг водорослей и бактерий. Если в соответствующем масштабе изобразить эти величины в количественном соотношении и разместить в порядке зависимости, то действительно образуется своеобразная пирамида (рис. 108). На основе правила экологической пирамиды можно определить или рассчитать количественные соотношения разных видов растений и животных в естественных и искусственно создаваемых экологических системах. В настоящее время различают несколько категорий экологических пирамид.
Пирамида чисел отражает число особей на каждом уровне пищевой цепи; пирамида биомассы — количественное
соотношение органического вещества; пирамида энергии — количество энергии в пище каждого уровня.
Из трех типов экологических пирамид пирамида энергии дает наиболее полное представление о функциональной организации сообществ, так как число и масса организмов, которые могут поддержать какой-либо уровень в тех или иных условиях, зависит не от количества фиксированной энергии, имеющейся в данное время на предыдущем уровне, а на скорости продуцирования пищи.
В противоположность пирамидам чисел и биомассы, отражающим статику системы (количество организмов в данный момент), пирамида энергии отражает картину скоростей прохождения массы пищи через пищевую цепь. На форму этой пирамиды не влияют изменения размеров и интенсивности метаболизма особей, и если учтены все источники энергии, то пирамида всегда будет иметь типичный вид, как это диктуется вторым законом термодинамики.
Экологические пирамиды позволяют иллюстрировать количественные отношения в отдельных, представляющих особый интерес частях экосистем, например, в звеньях жертва—хищник или хозяин—паразит. Следует иметь в виду, что в случае паразитов пирамиды чисел бывают обычно обращенными (расширяющимися кверху), в отличие от пирамид биомассы и энергии.
Прикладное значение изучения биогеоценозов. К наиболее совершенным, стойким и сложным наземным биогеоценозам умеренных широт можно отнести широколиственный лес достаточных размеров. Так, биоценоз дубравы состоит приблизительно из ста видов растений и нескольких тысяч видов животных. При незначительной амплитуде колебаний внешних условий такой биоценоз, может существовать веками. Характерными особенностями его являются: 1) ярусность растений, что повышает коэффициент использования энергии, потому что суммарная площадь листьев в пять-шесть раз превышает площадь участка; 2) высокая первичная продуктивность (ежегодный прирост органического вещества составляет 5—7 т надземных органов и 3 т корней и других подземных органов); 3) наличие разнообразных и многочисленных потребителей образующейся органической массы, а также длинных, из четырех-пяти звеньев, цепей питания; 4) способность к саморегуляции численности компонентов этого биоценоза ограничением количества особей по принципу прямой и обратной связи; 5) отсутствие неиспользованных органических остатков, практически полная их минерализация.
Относительно простые новообразованные экосистемы (молодые леса, искусственные водоемы и др.) имеют потенциальную способность к усовершенствованию (при регуляции некоторых процессов человеком), и, наоборот, стойкие саморегулируемые биогеоценозы могут подвергаться существенным изменениям, обусловленным естественным изменением численности отдельных видов и самих биоценозов, а также изменениями, вызванными непродуманной деятельностью человека (сплошное вырубывание лесов, чрезмерное потребление воды из естественных водоемов, уничтожение одного или нескольких звеньев естественных цепей питания, недостаточный биологический контроль на границах между странами, в результате чего в страну с импортной продукцией проникают виды, свободные от естественных врагов; шведская муха, колорадский жук, из сорняков — амброзия, галинсога).
Изучение закономерностей и свойств естественных биоценозов дает возможность: 1) найти наиболее рентабельные севообороты, посевные смеси с учетом явлений аллелопатии на основе искусственно созданных агрофитоценозов; 2) осуществить правильное районирование сортов растений и пород животных; установить оптимальные сроки и нормы охоты, регулировать лов рыбы, выбрать эффективные методы и способы борьбы с возбудителями и переносчиками болезней (биологический контроль на государственных границах), определить близкие и отдаленные последствия влияния человека на природу (чрезмерные лесоразработки, распахивание земель, применение пестицидов, чрезмерное потребление подземных вод, осушивание болот и др.); 4) моделировать не только простые, но и сложные биологические системы, создавать эффективные экологические системы замкнутого цикла для космонавтики и др.
—Источник—
Богданова, Т.Л. Справочник по биологии/ Т.Л. Богданова [и д.р.]. – К.: Наукова думка, 1985.- 585 с.
Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава
