Прямая пирамида численности Перевернутая

Пирамида биомассы. В этом виде пирамид учитывается суммарная масса организмов (биомасса) каждого трофического уровня, отнесенная к единице площади или объема. Форма пирамиды биомассы сходна с формой пирамиды численности. Для пирамиды биомассы также характерно уменьшение биомассы на каждом следующем трофическом уровне.

Сова -Суммарная масса 3 троф.уровень

Всех плотоядных

м ы ш и - Суммарная масса 2 уровень

всех фитофагов

р а с т е н и я -суммарная масса 1 уровень

всех продуцентов

Пирамиды энергии. Для более полного отображения связей между организмами на различных трофических уровнях служат пирамиды энергии. Этот вид пирамид отражает эффективность преобразования энергии и продуктивность пищевых цепей.

Пирамиды энергии строятся подсчетом количества энергии (в ккал) аккумулированной единицей поверхности за единицу времени используемой организмами на каждом трофическом уровне.

Рассмотрим пирамиду энергии на нашем примере: растение-мыши-сова.

Солнечная энергия полученная растениями в этой цепи лишь частично используется в процессе фотосинтеза. Она фиксируется в углеводах и представляет собой валовую продукцию экосистемы Пв. Эти углеводы идут на рост и развитие растений, часть их используется на дыхание Д1. Чистая продукция Пч определяется по разнице между (Пв - Д1) а поток энергии проходящий через валовую продукцию складывается из Пв = Пч+Д1

Часть созданной продукция Пч служит кормом для мышей (фитофагов) остальное отмирает и перерабатывается редуцентами Ассимилированный фитофагами корм (А2) тоже лишь частично используется для образования биомассы П2. Он растрачивается на обеспечение энергией процессов дыхания мышей Д2. Поток энергии проходящий через второй трофический уровень выражается формулой:

А2 = П2 + Д2

.... и так далее можно проследить совокупность пищевой цепи до последнего трофического уровня.

Распределив по вертикали различные затраты энергии на трофических уровнях можно получить картину пищевой пирамиды в экосистеме.

Поток энергии выражающийся количеством ассимиляционного вещества по цепи питания на каждом трофическом уровне уменьшается:

Пч > П2> П3 и т.д.

И выражается законом пирамиды энергий Линдемана, или законом 10%, который звучит следующим образом. С одного трофического уровня экологической пирамиды на другой переходит в среднем не более 10% энергии.

Исходя из этого закона следует, что передача энергии с одного трофического уровня на другой происходит с очень малым КПД. Это и объясняет ограниченное количество звеньев в пищевых цепях.

В 1959 году английский эколог Одум на примере упрощенной пищевой цепи люцерна-> теленок-> ребенок рассчитал превращение энергии и величину ее потерь.

Он предположил, что имеется посев люцерны, на котором пасутся телята (предполагается, что они едят только люцерну), а 12 летний мальчик питается только телятиной. Результаты его расчетов представленные в виде трех питамид: численности, биомассы и энергии показали, что люцерна использует 0, 24% всей падающей на поле солнечной энергии, теленок усваивает 8% от этой энергии, и только 0, 7% биомассы теленка обеспечивает развитие ребенка в течение года.

Приведенный пример наглядно иллюстрирует очень низкую экологическую эффективность экосистем и малый КПД при превращении в пищевых цепях.

Продуктивность экосистем т есно связана с потоком энергии, проходящим через ту или иную экосистему. В каждой экосистеме часть приходящей энергии, попадающей в торофическую сеть, накапливается в виде органических соединений.

Безостановочное производство биомассы – является одним из основных процессов биосферы.

Органическое вещество, создаваемое продуцентами в процессе фотосинтеза называется первичной продукцией экосистемы.

Первичной продукцией определяется общий поток энергии через биотический компонент экосистемы и биомасса живых организмов, которые могут существовать в экосистеме.

Теоретическая возможная скорость создания первичной продукции определяется возможностями фотосинтетического аппарата растений. КПД которого не высок. В целом по земному шару усвоение растениями солнечной энергии не превышает 0, 1% ФАР. Средний коэффициент использования энергии ФАР для территории России равен 0, 8%. На Европейской части России он составляет 1-1, 2%, а в восточный районах, где условия увлажнения менее благоприятны он не превышает 0, 4-0, 8%.

Скорость с которой растения накапливают химическую энергию называют валовой первичной продуктивностью (ВПП).

Около 20% этой энергии расходуется растениями на дыхание. Скорость накопления органического вещества, за вычетом расходов на дыхание называется чистой первичной продуктивностью (ЧПП). Это энергия, которую могут использовать организмы следующих трофических уровней.

Количество органического вещества, накопленного гетеротрофами называется вторичной продукцией. Гетеротрофы, включаясь в трорфические цепи, в конечном итоге живут за счет чистой первичной продукции. Полнота ее расхода в разных экосистемах различна.

Увеличение общей биомассы в экосистеме отмечается в том случае, если скорость изъятия первичной продукции в цепях питания отстает от темпов прироста растений.

Мировое распределение первичной биологической продукции неравномерно. Например, прирост растительности изменяется от 20 ц/га на побережье Ледовитого океана до 200 ц/га в Краснодарском крае.

Общая годовая продуктивность сухого органического вещества на Земле составляет 150-200 млрд. тонн. Практически вся чистая первичная продукция Земли служит для поддержки жизни всех гетеротрофных организмов. Энергия недоиспользованная консументами, запасается в гумусе почв, органических осадках водоемов и т.д.

Питание людей обеспечивается сельскохозяйственными культурами, занимающими около 10% площади суши. Всего человек потребляет около 0, 2% первичной продукции земли.

Ресурсы, имеющиеся на Земле, включая продукцию животноводства и результаты промыслов на суше и в океане могут обеспечить ежегодно только 50% потребностей современного населения Земли. Особенно трудно обеспечивать население вторичной продукцией. В рацион человека должно входить не менее 30 г белков в день.

Поэтому, увеличение биологической продуктивности экосистем и особенно вторичной продукции является одной из основных задач, стоящих перед человечеством.