Пищевые цепи в экосистемах

Перенос энергии пищи от ее источника через ряд организмов, происходящий путем поедания одних организмов другими, называется пищевой цепью. При каждом переносе большая часть (80—90%) потенциальной энергии теряется, переходя в тепло. Это ограничивает возможное число этапов передачи, до четырех-пяти, поскольку переход к каждому последующему звену уменьшает количество доступной энергии приблизительно в 10 раз. Пищевые цепи делятся на два основных типа: пастбищные и детритные. Пастбищные начинаются с зеленого растения и идут далее к растительноядным животным и к хищникам. Детритные цепи начинаются от мертвого органического вещества, идут к микроорганизмам, которые им питаются, а затем детритофагам и к их хищникам. Пищевые цепи не изолированы одна от другой, а тесно переплетены. Это сплетение часто называют пищевой сетью.

Организмы, получающие свою пищу от растений через одинаковое число этапов, считаются принадлежащими к одному трофическому уровню. Зеленые растения занимают первый трофический уровень (уровень продуцентов). Травоядные — второй (уровень первичных консументов). Хищники, поедающие травоядных, — третий (уровень вторичных консументов), а вторичные хищники — четвертый уровень (уровень третичных консументов). Трофическая классификация делит на группы не сами виды, а их типы жизнедеятельности. П опуляция одного вида может занимать один или более трофических уровней, смотря по тому, какие источники энергии она использует.

Человек занимает положение в конце пищевых цепей. Поэтому, например, потребление человеком животных белков (мяса животных) энергетически значительно менее выгодно, чем потребление белков растительных: при переходе энергии от растений к животным значительная часть энергии рассеивается.

В результате взаимодействия энергетических явлений в пищевых цепях (потерь энергии при каждом переносе) и такого фактора, как зависимость метаболизма от размера особей, каждое сообщество приобретает определенную трофическую структуру, которая служит характеристикой типа экосистем (озера, леса, пастбища и т.д.). Трофическую структуру можно измерить и выразить количеством энергии, фиксируемой на единице площади за единицу времени на последовательных трофических уровнях. Трофическую структуру обычно изображают графически в виде экологической пирамиды. Основанием экологической пирамиды служит первый уровень (уровень продуцентов), а последующие уровни образуют этажи и вершину пирамиды. Имеется три основных типа экологических пирамид: 1) пирамида чисел, отражающая численность отдельных организмов; 2) пирамида биомассы, характеризующая общий сухой вес, калорийность или другую меру общего количества живого вещества; 3) пирамида энергии, показывающая величину потока энергии на последовательных трофических уровнях. Пирамиды чисел и биомассы могут быть обращенными, т. е. основание может быть меньше, чем один или несколько верхних этажей. Так бывает, когда средние размеры продуцентов меньше размеров консументов. Энергетическая пирамида всегда будет сужаться кверху, при учете всех источников пищевой энергии в системе.