Экологические пирамиды - уникальное явление природы, отражающее взаимосвязи между всеми обитателями планеты.
История открытия и описание экологических пирамид
Впервые концепцию экологических пирамид предложил английский зоолог Чарльз Элтон в 1927 году. Он заметил, что в пищевых цепях количество биомассы, энергии и особей уменьшается от нижних звеньев к верхним.
Экологическая пирамида представляет собой графическую модель, изображающую трофические уровни в виде ярусов пирамиды. В основании располагаются продуценты - растения, вырабатывающие органические вещества в процессе фотосинтеза. Над ними изображают консументы первого порядка - травоядных животных, поедающих растения. Еще выше находятся консументы второго порядка - хищники, питающиеся травоядными животными. И на вершине пирамиды могут располагаться консументы третьего и последующих порядков.
Схематически изображать эти соотношения предложил американский зоолог Чарльз Элтон в 1927 году.
Каждому ярусу пирамиды соответствует один трофический уровень. Чем выше по пирамиде, тем меньше численность особей, их биомасса и количество энергии, проходящей через этот уровень за единицу времени.
Три основных вида экологических пирамид
Существует три разновидности экологических пирамид, отличающихся используемой единицей измерения.
- Пирамида численности - отражает количество особей на каждом трофическом уровне.
- Пирамида биомассы - показывает общую массу организмов в граммах.
- Пирамида энергии - демонстрирует поток энергии в килоджоулях.
Рассмотрим каждый вид подробнее.
Пирамида численности
В пирамиде численности на каждом трофическом уровне подсчитывается абсолютное количество особей. К примеру, 1000 кг травы → 10 млн насекомых → 1000 лягушек → 10 ужей → 1 орел.
Однако такая пирамида не всегда имеет классическую форму. Бывают так называемые перевернутые пирамиды, когда численность консументов первого порядка выше, чем у продуцентов.
Пирамида биомассы
Этот вид пирамиды отражает соотношение общей массы организмов на трофических уровнях, выраженное в граммах.
Для наземных экосистем характерно превышение биомассы продуцентов над консументами всех порядков. А в водных экосистемах нередки перевернутые пирамиды из-за высокой скорости размножения водорослей.
Пирамида энергии
В основе пирамиды энергии лежит закон сохранения энергии. С каждым переходом к следующему трофическому уровню теряется до 90% энергии предыдущего звена. Поэтому консументы высших порядков всегда малочисленны по сравнению с продуцентами.
Пирамида энергии является универсальным инструментом для выражения трофической структуры любых экосистем.
Правила построения экологических пирамид
Существуют определенные закономерности и правила, которым подчиняется строение экологических пирамид.
Правило 10% Линдемана
В 1942 году американский эколог Реймонд Линдеман сформулировал важное правило: на каждый последующий трофический уровень переходит не более 10% энергии предыдущего.
Это объясняет резкое уменьшение численности хищников по сравнению с травоядными и тем более растениями. Просто не хватает пищевых ресурсов для поддержания большой популяции хищников высших порядков.
Ограничение длины пищевых цепей
Из правила 10% также следует, что пищевые цепи не могут иметь большую протяженность. Максимальная длина составляет 4-5 звеньев.
Иначе хищники высших порядков просто не смогли бы выжить из-за недостатка энергии и пищевых ресурсов на своем трофическом уровне.
Причины уменьшения значений к вершине
Помимо потери энергии, на уменьшение количественных показателей к вершине пирамиды влияют:
- Потребление биомассы хищниками
- Естественная смертность особей
- Воздействие неблагоприятных факторов среды
Растения в основании пирамиды
Любая экологическая пирамида строится по правилу: ее фундаментом служат зеленые растения - продуценты, вырабатывающие органику в процессе фотосинтеза.
Без этого первичного преобразования солнечной энергии в углеводы не существовало бы и всех остальных обитателей нашей планеты.
Динамика пирамиды
Хотя пирамида отражает статичную картину на текущий момент, но в реальности ее показатели постоянно изменяются.
Численность популяций, их биомасса и потоки энергии колеблются по сезонам года, а также в зависимости от различных факторов.
