Головний процес, який відбувається у всіх екосистемах, - це перенесення і кругообіг речовини або енергії. При цьому втрати неминучі. Величина цих втрат від рівня до рівня – ось що відображають правила екологічних пірамід.

Трохи академічних термінів

Обмін речовини і енергії – це спрямований потік в ланцюжку продуценти – консументи. Простіше кажучи, поїдання одних організмів іншими. При цьому вибудовується ланцюжок або послідовність організмів, які як ланки в ланцюзі пов'язані відносинами «їжа - споживач». Цю послідовність називають трофічної, або харчовим ланцюжком. А ланки в ній – трофічні рівні. Перший рівень ланцюжка – це продуценти, автотрофние організми (рослини), адже тільки вони можуть утворювати органічні речовини з неорганічних. Такі ланки – консументи (тварини) різних порядків. Травоїдні – консументи 1 порядку, а хижаки, які живляться травоїдними, будуть консументами 2-го порядку. Наступною ланкою в ланцюгу стануть редуценти - організми, їжею яких є залишки життєдіяльності або трупи живих організмів.

Графічні піраміди

Британський еколог Чарльз Елтон (1900-1991) у 1927 році, на підставі аналізу кількісних змін в трофічних ланцюгах, ввів в біологію поняття екологічних пірамід як графічної ілюстрації співвідношень в екосистемі продуцентів і консументов. Піраміду Елтона зображують у вигляді трикутника, поділеного на кількість ланок в ланцюгу. Або ж у вигляді прямокутників, які стоять один на одному.

Закономірності піраміди

Ч. Елтон проаналізував кількість організмів в ланцюжках і встановив, що рослин завжди більші, ніж тварин. Причому співвідношення рівнів у кількісному вимірі завжди однаково – зменшення відбувається на кожному наступному рівні, і це об'єктивний висновок, що і відображають правила екологічних пірамід.

Правило Елтона

Це правило свідчить, що кількість особин в послідовній трофічної ланцюга зменшується від рівня до рівня. Правила екологічної піраміди - це кількісне співвідношення продукції всіх рівнів конкретної ланцюга живлення. Воно говорить, що показник рівня ланцюга приблизно в 10 разів менше такого показника на попередньому рівні. Наведеним простий приклад, який розставить всі крапки над «і». Розглянемо трофічний ланцюг водорості – безхребетні рачки – оселедець – дельфін. Сорокакилограммовому дельфіна, щоб прожити, необхідно з'їсти 400 кілограмів оселедця. А для того, щоб існували ці 400 кілограмів риби, потрібно близько 4 тонн їх їжі – безхребетних рачків. Для освіти 4 тонн рачків необхідно вже 40 тонн водоростей. Ось що відображають правила екологічної піраміди. І тільки в такому співвідношенні ця екологічна структура буде стійкою.

Види экопирамид

Виходячи з критерію, який буде враховуватися при оцінці пірамід, виділяють:

Числові.

Оцінки біомаси.

Витрат енергії.

У всіх випадках правило екологічної піраміди відображає зменшення головного критерію оцінювання в 10 разів.

Число особин і трофічні ступені

У піраміді чисел враховується кількість організмів в трофічному ланцюгу, що відображено правилом екологічної піраміди. І приклад з дельфіном повністю підходить до характеристики даного типу пірамід. Але тут є і виключення – екосистема лісу з ланцюжком рослини – комахи. Піраміда стане перевернутої (величезна кількість комах, що годуються на одному дереві). Саме тому піраміду чисел вважають не самою інформативною і показовою.

А що в залишку?

Піраміда біомаси в якості критерію оцінювання використовує суху (рідше - сиру) масу особин одного рівня. Одиниці виміру – г/квадратний метр, кілограм/га або ж грам/метр кубічний. Але і тут бувають винятки. Правила екологічних пірамід, що відображають зменшення біомаси консументов по відношенню до біомаси продуцентів, виконуються для біоценозів, де і ті і інші великі і мають тривалий життєвий цикл. Але для водних систем піраміда знову може опинитися перевернутої. Наприклад, у морях біомаса зоопланктону, харчується водоростями, іноді в 3 рази більше біомаси самого рослинного планктону. Стабільність системи рятує висока швидкість розмноження фітопланктону.

Потік енергії – найточніший показник

Піраміди енергії показують швидкість проходження їжі (її маси) по трофічних рівнів. Закон піраміди енергії сформулював видатний еколог з Америки Раймонд Ліндеман (1915-1942), вже після його смерті в 1942 році він ввійшов в біологію як правило десяти процентів. Відповідно до нього, на кожний наступний рівень переходить 10% енергії з попереднього, решта 90% - це втрати, які йдуть на підтримку життєдіяльності організму (дихання, теплорегуляцію).

Значення пірамід

Що відображають правила екологічних пірамід, ми розібрали. Але навіщо нам ці знання? Піраміди чисел і біомаси дозволяють вирішити деякі практичні завдання, так як вони описують статичний і сталий стан системи. Наприклад, їх використовують при розрахунку допустимих величин вилову риби або підрахунку кількості тварин для відстрілу, щоб не порушити стійкість екосистеми і визначити максимальний розмір тієї чи іншої популяції особин для даної екосистеми у всій її сукупності. А піраміда енергій дає чітке уявлення про організацію функціональних спільнот, дозволяє порівняти різні екосистеми за їх продуктивності. Тепер читач не розгубиться, отримавши завдання типу «опишіть, що відображають правила екологічних пірамід», і сміливо відповість, що це втрати речовини і енергії в конкретній трофічному ланцюжку.