Пищевые цепи и сети, трофические уровни. Поэтому их годовая продукция может в десятки и даже сотни раз превышать запас биомассы на данный момент времени. Продукция экосистемы — количество биомассы, образующейся в экосистеме на единице площади или в единице объема биотопа за единицу времени. Пищевые цепи, включающие паразитов, отличаются от приведенных и идут от крупных организмов к мелким.

Органические вещества служат источником энергии не только для самого растения, но и для других организмов экосистемы. При этом энергия, заключенная в пище, не совершает круговорот, а постепенно превращается в тепловую энергию и уходит из экосистемы. Она характеризуется количеством, размером и общей массой организмов — биомассой — на каждом уровне цепи питания. В большинстве наземных экосистем биомасса продуцентов, т. е. суммарная масса растений наибольшая, а биомасса организмов каждого последующего трофического уровня меньше предыдущего.

Поэтому пирамида энергии дает наиболее полное и точное представление о функциональной организации сообщества, о всех обменных процессах в экосистеме. Если пирамиды чисел и биомасс отражают статику экосистемы (количество и биомассу организмов в данный момент), то пирамида энергии —динамику прохождения массы пищи через цепи питания.

Это обусловлено тем, что энергия, затраченная на дыхание, не передается на следующий трофический уровень и уходит из экосистемы. Таким образом, биологическая продукция экосистем — это скорость создания в них биомассы. Поток солнечной энергии, поступивший в экосистему, как бы разделяется на два русла — пастбищное и детритное. Поэтому в экосистеме не может быть круговорота энергии, аналогичного круговороту веществ.

Понятие о биомассе и продукции экосистемы

Образующаяся продукция может по-разному расходоваться в разных экосистемах. Биомасса экосистемы — общее количество органического вещества всех живых организмов, накопившегося в данной экосистеме за предыдущий период ее существования.

Соответственно, образующаяся при этом продукция называется первичной и вторичной. Первичная продукция — биомасса, созданная автотрофными организмами (продуцентами) из минеральных веществ в процессе фото- или хемосинтеза. Именно накопленная в ней энергия позволяет существовать всем гетеротрофным организмам (консументам и редуцентам) и создавать свою продукцию.

Высвобождение заключенной в пище энергии происходит в процессе дыхания. Продукты дыхания — углекислый газ, вода и неорганические вещества — могут вновь использоваться зелеными растениями. В итоге вещества в данной экосистеме совершают бесконечный круговорот. В водных экосистемах главными производителями первичного органического вещества являются водоросли. Готовые органические вещества используют для получения и накопление энергии гетеротрофы, или консументы (потребители).

Биологическая продуктивность экосистем

Первый трофический уровень образуют продуценты (растения), второй — первичные консументы (растительноядные животные), третий — вторичные консументы (плотоядные животные и паразиты). Для пастбищных пищевых цепей характерно увеличение плотности популяций, скорости размножения и продуктивности их биомасс. Снижение биомассы при переходе с одного пищевого уровня на другой обусловлено тем, что далеко не вся пища ассимилируется консументами.

Кроме того, большая часть питательных веществ, всасываемых кишечником, расходуется на дыхание и лишь 10—15% в конечном счете используется на построение новых клеток и тканей гусеницы. 1. Пирамида численностей отражает численное соотношение особей разных трофических уровней экосистемы. Например, в сообществе планктона численность продуцентов в десятки и сотни раз больше численности консументов, а в лесу сотни тысяч консумен-тов могут питаться органами одного дерева — продуцента.

Для абитуриентов и учителей

Однако в некоторых сообществах биомасса консументов I порядка бывает больше биомассы продуцентов. В связи с этим в океане пирамида биомасс имеет обратное соотношение, т. е. «перевернута». 3. Пирамида энергии отражает величину потока энергии в цепи питания. Таким образом, основание в пирамидах чисел и биомасс может быть больше или меньше, чем последующие трофические уровни (в зависимости от соотношения продуцентов и консументов в различных экосистемах).

Вследствие таких больших потерь энергии на построение новых тканей и дыхание организмов цепи питания не могут быть длинными; обычно они состоят из 3—5 звеньев (трофических уровней). Органическая масса, которая создается растениями за единицу времени называется первичной продукцией сообщества, а продукция животных или других консументов — вторичной. Валовая первичная продукция — количество вещества, которое создается растениями за единицу времени при данной скорости фотосинтеза.

В тропических лесах и зрелых лесах умеренной полосы она составляет 40—70% валовой продукции. Оставшаяся часть созданной органической массы характеризует чистую первичную продукцию. Она представляет собой величину прироста биомассы растений и является энергетическим резервом для консументов и редуцентов. Постепенно перерабатываясь в цепях питания, она идет на пополнение биомассы гетеротрофных организмов.

В наземных экосистемах уменьшение количества доступной энергии обычно сопровождается снижением численности и биомассы особей на каждом трофическом уровне. Соотношение количества энергии, проходящей через пастбищные и детритные цепи, в разных типах экосистем разное.