Продуценты

809 Г/м2 биомасса

Потери энергии (тепла) в процессе метаболизма

Упрощенная схема среднегодового потока энергии (в килокалориях на квадратный метр в год) для водной экосистемы в городе Сильвер-Спрингс, штат Флорида. (Адаптировано с разрешения авторов из книги: Ctcie Starr and Ralph Taggart, Biology: The Unity and Diversity of Life, Sth ed., Belmont, Calif.: Wadsworth, 1989) Рисунок 4-15

Пирамида энергетических пото­ков объясняет, почему можно про­кормить большее число людей, если сократить пищевую цепь до прямого потребления зерновых (например, рис — человек), чем если в качестве пищи использовать животных, по­требляющих зерно (зерно — говяди­на — человек). Чтобы избежать бел­кового (протеинового) недоедания, вегетарианское питание должно со­стоять из разнообразных растений, имеющих в своем составе молекулы 10 азотсодержащих аминокислот, ис­пользуемых для создания протеина, который наш организм не в состоя­нии сам синтезировать. Бедная часть населения, довольствующаяся расти­тельной диетой, часто не имеет средств для выращивания или покупки всех овощей и фруктов, не­обходимых для избежания протеино­вого недоедания.

Пирамиды численностей и био­масс. Мы можем собрать все образ­цы организмов в экосистеме и под­считать численность всех видов, об­наруженных на каждом трофиче­ском уровне. Такая информация необходима для создания пирами­ды численностей для экосистем. Например, миллион осо­бей фитопланктона в небольшом пруду может прокормить 10 000 осо­бей зоопланктона, которые в свою очередь прокормят сто окуней, кото­рых будет достаточно, чтобы про­кормиться одному человеку в тече­ние месяца.

Пирамида численностей для луга и многих других экосистем сужается при продвижении от уровня продуцентов к более высоким тро­фическим уровням. Но для некоторых экосистем пирамиды численностей имеют другую форму. Например, в лесу небольшое количество больших де­ревьев, таких, как секвойя вечнозе­леная (продуцент), снабжает пищей огромное количество небольших по размеру насекомых-фитофагов и птиц-консументов 1-го порядка.

Сухой вес всех органических ве­ществ, содержащихся в организмах экосистемы, называется биомассой. Каждый трофический уровень пище­вой цепи или сети содержит опреде-ле1 (нос количество биомассы. Ее мож­но вычислить, если собрать все живые организмы с различных произвольно выбранных участков. Собранные эк­земпляры необходимо рассортировать по трофическим уровням, высушить и взвесить. Полученные данные в даль­нейшем используются для построения пирамиды биомасс для определенной экосистемы.

Для большинства наземных экоси­стем суммарная биомасса каждого по­следующего трофического уровня пи­щевой цепи или сети уменьшается. Это создает пирамиду биомасс, где существенно преобладают продуценты, а над ними располагаются серии постепенно уменьшающихся трофиче­ских уровней консументов.

В водных экосистемах пирамида может выглядеть перевернутой, с би­омассой консументов, преобладаю­щей над биомассой продуцентов. Здесь продуцентом яв­ляется микроскопический фитоплан­ктон, быстро растущий и размножаю­щийся, а не большие растения, кото­рые растут медленно.

Чистая первичная продуктив­ность растений. Скорость, с которой растения экосистемы производят по­лезную химическую энергию или био­массу, называется чистой первичной продуктивностью. Она равняется скорости накопления химической энергии в биомассе в процессе фото­синтеза, за вычетом скорости, с кото­рой растения используют некоторую часть этой энергии для аэробного кле­точного дыхания, необходимого для их жизнедеятельности, роста и раз­множения.

Чистая первичная продуктивность –

скорость, с ко­торой растения производят хи­мическую энер­гию в процессе фотосинтеза

-

скорость, с которой растения расходуют химическую энергию в процессе дыхания

Чистая первичная продуктивность обычно рассчитывается как количест­во энергии, созданной растениями на единице площади за единицу време­ни. Принятыми единицами измере­ния являются килокалории или килоджоули на квадратный метр террито­рии в год.

Чистая первичная продуктивность может считаться главным источником питания для животных. Мы можем использовать эту величину для оцен­ки потенциала создания растительно­го материала, необходимого в качест­ве пищи для животных и человека. Экологами было подсчитано значение средне годовой чистой первичной продуктивности для основных назем­ных и морских экосистем. Экосистема­ми с наибольшим значением чистой первичной продуктивности являются эстуарии, болота и марши, влажные тропические леса; с наименьшим зна­чением — тундра (арктические луга), открытый океан и пустыни.

Если Вы сделаете вывод, что мы должны вырубить тропические леса и выращивать на их месте урожаи, а так­же что нужно использовать под сель­скохозяйственные культуры эстуа­рии, болота и марши, чтобы прокор­мить растущее население, такой вывод будет ошибочным. Дело в том, что рас­тения (в основном травы), произра­стающие в эстуариях, на болотах и маршах, хотя и не пригодны в качестве пищи для человека, однако крайне важны как источники корма и места размножения для рыб, креветок и других водных животных, снабжаю­щих нас белком. Поэтому мы должны не уничтожать, а охранять такие рас­тения.

В тропических лесах большинство питательных веществ накапливается не в почве, а в древесине, листьях и другой растительной массе. Если де­ревья вырубить, то высаженные на их месте сельскохозяйственые культуры и частые дожди быстро истощат незна­чительные запасы питательных ве­ществ в оголенной почве. Поэтому без внесения большого количества дорого­стоящих удобрений продовольствен­ные культуры можно выращивать здесь лишь в течение непродолжитель­ного времени.

Поскольку общая пло­щадь эстуариев невелика, они зани­мают одно из последних мест в дан­ном перечне. С другой стороны, око­ло 71% поверхности планеты прихо­дится на Мировой океан, поэтому от­крытые океанические экосистемы сто­ят во главе списка.

Подобное распределение может ввести Вас в заблуждение. Сумма чистой первичной продукции по все­му миру высока у океанов лишь из-за того, что они занимают столь зна­чительную площадь, однако это вов­се не означает, что их средняя продуктивность с 1 м² площади за 1 год тоже высока. Кроме того, до­быча океанических водорослей и трав, очень широко рассеянных по площади (то есть характе­ризующихся высокой энтропией), требует огромных затрат энергии — гораздо больших, чем количество химической энергии, находящейся в этих продуктах питания.