Піраміди чисел, що відображають чисельність організмів на кожному рівні

У наземних екосистемах сумарна маса рослин перевищує масу всіх рослиноїдних, а їх маса перевищує всю біомасу хижаків. Для екосистеми океану піраміда біомаси має перевернутий вигляд, т. Е характерна тенденція накопичення біомаси на більш високих рівнях.

Піраміду чисел рекомендують приводити в табличній формі. Більш досконалою є піраміда енергії, вона відображає витрачання енергії в трофічних ланцюгах.

Знання енергетики екосистеми і кількісних її показників дозволяють точно врахувати можливість вилучення з природної екосистеми тієї чи іншої кількості рослинної і тваринної біомаси без підриву її ефективності.

Екологічна піраміда - графічні зображення співвідношення між продуцентами і консументами всіх рівнів (травоїдних, хижаків; видів, що харчуються іншими хижаками) в екосистемі.

Підставою піраміди служить перший трофічний рівень - рівень продуцентів, наступні поверхи піраміди утворені наступними рівнями харчового ланцюга - консументами різних порядків. Висота всіх блоків в піраміді однакова, а довжина пропорційна числу, біомасі або енергії на відповідному рівні.

Екологічні піраміди розрізняють в залежності від показників, на підставі яких будується піраміда. При цьому для всіх пірамід встановлено основне правило, згідно з яким в будь-якій екосистемі більше рослин, ніж тварин, травоїдних, ніж м'ясоїдних, комах, ніж птахів.

Піраміда чисел (численностей) відображає чисельність окремих організмів на кожному рівні. В екології піраміда численностей використовується рідко, так як через велику кількість особин на кожному трофічному рівні дуже важко відобразити структуру біоценозу в одному масштабі.

Щоб усвідомити, що таке піраміда чисел, наведемо приклад. Припустимо, що в основі піраміди 1000 т трави, масу якої складають сотні мільйонів окремих травинок. Цією рослинністю зможуть прогодуватися 27 млн ​​коників, яких, в свою чергу, можуть вжити в їжу близько 90 тис. Жаб. Самі жаби можуть служити їжею 300 форелям в ставку. А це кількість риби може з'їсти за рік одна людина! Таким чином, в основі піраміди кілька сотень мільйонів травинок, а на її вершині - одна людина. Така наочна втрата речовини і енергії при переході з одного трофічного рівня на інший.

Іноді трапляються винятки з правила пірамід, і тоді ми маємо справу сперевернутой пірамідою чисел. Це можна спостерігати в лісі, де на одному дереві живуть комахи, якими харчуються комахоїдні птахи. Таким чином, чисельність продуцентів менше, ніж консументів.

Піраміда біомас - співвідношення між продуцентами і консументами, виражене в їх масі (загалом сухій вазі, енергосодержаніе чи іншій мірі загального живої речовини). Зазвичай в наземних біоценозах загальна вага продуцентів більше, ніж консументів. У свою чергу, загальна вага консументов першого порядку більше, ніж консументів другого порядку, і т.д. Якщо організми не надто різняться за розмірами, то на графіку, як правило, виходить ступінчаста піраміда з звужується верхівкою.

Американський еколог Р. Риклефс пояснював структуру піраміди біомас так: «У більшості наземних спільнот піраміда біомас подібна до пірамідою продуктивності. Якщо зібрати всі організми, що мешкають на якомусь лузі, то вага рослин виявиться набагато більше ваги всіх прямокрилих і копитних, що харчуються цими рослинами. Вага цих рослиноїдних тварин в свою чергу буде більше ваги птахів і котячих, складових рівень первинних м'ясоїдних, а ці останні також будуть перевищувати за вагою харчуються ними хижаків, якщо такі є. Один лев важить досить багато, але леви зустрічаються настільки рідко, що вага їх, виражений в грамах на 1 м 2. виявиться незначним ».

Як і у випадку з пірамідами чисел, можна отримати так називаемуюобращенную (перевернуту) піраміду біомас. коли біомаса продуцентів виявляється менше, ніж консументів, а іноді і редуцентов, і в основі піраміди знаходяться не рослини, а тварини. Це стосується в основному водних екосистем. Наприклад, в океані при досить високій продуктивності фітопланктону загальна маса його в даний момент може бути менше, ніж у зоопланктону і кінцевого споживача-консумента (кити, великі риби, молюски).

Піраміда енергії відбиває величину потоку енергії, швидкість проходження маси їжі через харчовий ланцюг. На структуру біоценозу більшою мірою впливає не кількість фіксованої енергії, а швидкість продукування їжі.

Всі екологічні піраміди будуються по одному правилу, а саме: в основі будь-якої піраміди знаходяться зелені рослини, а при побудові пірамід враховується закономірне зменшення від її заснування до вершини чисельності особин (піраміда чисел), їх біомаси (піраміда біомас) і проходить через харчові цінуй енергії (піраміда енергії).

У 1942 році американський еколог Р. Ліндеман сформулював закон піраміди енергії. згідно з яким з одного трофічного рівня на інший через харчові цінуй переходить в середньому близько 10% енергії, що надійшла на попередній рівень екологічної піраміди. Інша частина енергії витрачається на забезпечення процесів життєдіяльності. В результаті процесів обміну організми втрачають в кожній ланці харчового ланцюга близько 90% всієї енергії. Отже, для отримання, наприклад, 1 кг окунів має бути витрачено приблизно 10 кг рибної молоді, 100 кг зоопланктону і 1000 кг фітопланктону.

Загальна закономірність процесу передачі енергії така: через верхні трофічні рівні енергії проходить значно менше, ніж через нижні. Ось чому великі хижі тварини завжди рідкісні, і немає хижаків, які харчувалися б, наприклад, вовками. В такому випадку вони просто не прогодує б, настільки вовки нечисленні.