Пирамиды в экологии: чисел, биомассы, энергии. правило экологической пирамиды
Совершенно очевидно, что так же, как растения не способны уловить всю падающую на них солнечную энергию, так и животные не могут усвоить всю потенциальную энергию, которую они получают, поедая растения и друг друга. Значительный процент этой энергии рассеивается в виде тепла.
Кроме того, часть органических веществ, синтезированных клетками растений, остаётся непереваренной. Например, пищеварительная система большинства животных не в состоянии расщепить клетчатку (это самое массовое органическое вещество растительных клеток) на молекулы глюкозы — для этого у них нет специальных ферментов.
Кроме того, большая часть энергии питательных веществ, усваиваемых животными, тратится на дыхание и другие процессы жизнедеятельности. Подсчитано, что только 10—15% используется для построения новых клеток и тканей.
Поэтому при переходе от одного трофического уровня к другому происходят постоянные потери, а значит, потоки вещества и энергии становятся всё более скудными. В результате даже для четвёртого трофического уровня уже почти не остаётся ни вещества, ни энергии, которые были накоплены растениями на первом уровне.
В соответствии с уменьшением вещества и энергии на каждом трофическом уровне падает и количество составляющих её особей.
Таким образом, между трофическими уровнями существуют определённые количественные закономерности. Их впервые установил Чарльз Элтон (1900—1991). Он же сформулировал следующее положение: число особей, образующих последовательную цепь питания, неуклонно уменьшается.
Поскольку эта закономерность обычно изображается графически в виде пирамиды, то это положение называют пирамидой Элтона. Проиллюстрировать схему экологической пирамиды (рис. 133) несложно.
Пусть один дельфин за год съедает 1000 сельдей, которые, в свою очередь, поедают 15 тыс. килек, для пропитания которых нужно 2,5 т зоопланктона, для которого необходимо не менее 30 тыс. т фитопланктона. Это соотношение в продуктивности различных трофических уровней экосистемы получило название правило экологической пирамиды. Его можно сформулировать следующим образом:
