Экологические пирамиды: трофическая структура и формы представления

Трофическая структура и формы представления

Перенос вещества и энергии в любом сообществе подчиняется строгим закономерностям. Энергия, поступившая от растений, проходит через ряд организмов, поедающих друг друга, и постепенно рассеивается. Наглядно отобразить это движение помогают экологические пирамиды - графические модели, которые показывают соотношение различных характеристик на отдельных ступенях питания. В основе их построения лежат пищевая сеть и закономерности распределения энергии между звеньями.

Основы трофической структуры сообщества

Отдельные пищевые цепи не существуют изолированно: они тесно переплетаются между собой, образуя пищевую сеть. Организмы, получающие пищу от растительности через равное число промежуточных этапов, относят к одному уровню питания. Важно отметить, что подобная классификация группирует не сами биологические виды, а типы их жизнедеятельности. Популяция одного вида способна занимать сразу несколько ступеней - всё зависит от того, какие источники энергии она задействует.

Объём энергии, поступающий в ту или иную цепь, формирует трофическую структуру сообщества. К её показателям относят число ступеней питания, то есть длину цепи, соотношение пастбищного и детритного путей переноса энергии, устойчивые величины биомассы и детрита, а также скорость круговорота минеральных соединений. При этом итог определяется не только количеством энергии на входе, но и тем, насколько эффективно она расходуется при движении по уровням.

Разновидности экологических пирамид

Если изобразить каждый трофический уровень в виде прямоугольника, высота которого фиксирована, а ширина соответствует, к примеру, биомассе, и расположить эти фигуры одна над другой начиная с продуцентов, получится характерная фигура - пирамида биомасс. Её облик меняется от сообщества к сообществу в зависимости от экологической эффективности отдельных ступеней.

Когда организмы нижних уровней заметно мельче обитателей верхних, суммарная масса последних в конкретный момент может превзойти массу продуцентов. Тогда фигура становится «перевёрнутой»: её основание уже вершины. Подобные модели свойственны морским и океаническим сообществам. Причина в том, что биомасса фитопланктона удерживается растительноядными организмами на низком уровне за счёт быстрого выедания. Однако интенсивный обмен и стремительный оборот фитопланктона - в среднем около десяти суток - обеспечивают в итоге значительную продукцию.

Наиболее полную картину функциональной организации сообщества даёт пирамида энергии. На её форму не влияют ни размеры организмов, ни интенсивность их обмена веществ. При учёте всех источников энергии такая фигура неизменно сохраняет правильные очертания, что напрямую следует из второго начала термодинамики.

Пирамида численности, которую также называют пирамидой Элтона, отличается ещё меньшей устойчивостью, чем модель биомассы. Количество особей на ступени сильно зависит от их размеров и метаболизма, поэтому подобные построения слабо отражают подлинную трофическую структуру. Их очертания резко расходятся для разных сообществ - в зависимости от того, крупны или мелки населяющие уровни организмы.