Харчові ланцюги (ланцюги живлення). Екологічні піраміди

§2. Ланцюги харчування

Енергетичні потреби задовольняються в ланцюгах харчування. Ланцюги живлення визначаються як переміщення речовини та енергії від одних організмів до інших. Кожна попередня ланка ланцюга слугує джерелом їжі для наступної. У межах ланцюгів харчування можуть реалізовуватися різні форми відносин між організмами. Найпоширеніша з них — поїдання, причому розрізняється травоядність та плотоядність. Вельми поширений і паразитизм — здатність жити одним істотам за рахунок життєвих сил інших. Нерідно зустрічається також симбіоз — взаємокорисне співжиття двох чи більше видів. Багато ланцюгів харчування вінчає собою людина. Вона ж постає, особливо для паразитичних та симбіотичних видів, важливим складником життєвого циклу багатьох істот. Так, наприклад, патогенні мікроорганізми саме в людині знаходять середовище власного існування, а так звані синантропні види, тобто види, життєдіяльність яких пов'язана із людським світом, пристосувалися виживати за рахунок того, що створює чи вивільняє людина.

Ланцюги харчування можуть мати різну довжину. Одні з найкоротших — дво- і тричленні. Так, сонячна енергія стимулює розвиток злаків (пшениці), а хліб споживає людина. Трохи довші ланцюги типу морква-заєць-вовк чи зерно-миша-кіт. Бувають ланцюги харчування, що включають більше трофічних рівнів, інколи понад десять. Прикладом подібних зв'язків можуть слугувати переміщення енергії та речовини у морській екосистемі, яке здійснюється в одному з напрямків типу: світло — фітопланктон — бактеріопланктон — коловертки — хижий зоопланктон — личинки риб — риби планктофаги — хижі риби-І — хижі риби-ІІ — хижі морські ссавці — людина. Таким чином, названий трофічний ланцюг складається з десяти ланок.

У міру проходження їжі по харчовому ланцюгу втрачається значна кількість енергії: майже 80-90% її розсіюється у вигляді тепла, а зберігається, отже, близько 10% енергії. Таким чином, довжину трофічних ланцюгів лімітує другий закон термодинаміки, і тому вона рідко сягає понад 6-7 компонентів, включаючи в середньому 3-4 ланки. Так, у ланцюгу "конюшина — луговий коник — зелена жаба — вуж — сокіл", хижий птах, тобто остання ланка здобуває лише 0,0004% сонячного проміння, яке потрапило на луки. Існує також зв'язок між фізичними обсягами представників різних трофічних рівнів: як правило, має місце лінійна залежність — у ряді паразитів вони зменшуються, у ряді хижаків — збільшуються.

Екологічні піраміди

Стосунки між організмами в ланцюгах харчування зручно подавати також у вигляді різноманітних екологічних пірамід: чисел, біомаси, енергії та ін.

Піраміда чисел

Піраміда чисел вперше була запропонована у 1927 р. Ч. Елтоном. Вона відображає кількісне співвідношення особин на різних рівнях ланцюга харчування. Так, на злаковому луці кількість особин у ланцюзі "рослини — безхребетні травоядні — безхребетні плотоядні — хребетні" невпинно зменшуються. Поряд з цим піраміда чисел не дає повної уяви про потоки речовини та енергії, оскільки не враховує розмірність та продуктивність особин різного рівня.

Піраміда біомаси

Піраміда біомаси відображає співвідношення між трофічними рівнями, виражене у їхній масі. У міру проходження ресурсів у ланцюгу харчування: "продуценти — травоядні консументи — плотоядні консументи" біомаса зменшується. Вимірювати біомасу можна у грамах сухої речовини на м. Загалом, піраміда біомаси наочно показує, що у міру зміни трофічних рівнів має місце прогресуюче зменшення загальної біомаси.

Піраміда енергії

Піраміда енергії — одна з екологічних пірамід, що дає змогу оцінити кількість енергії, яка притаманна кожному з трофічних рівнів ланцюга харчування або проходить крізь нього. Піраміда енергій графічно також являє собою прогресуючу картину падіння енергетичного потенціалу кожного з наступних рівнів. Звичайно енергію рівня вимірюють у певних енергетичних еквівалентах за одиницю часу (наприклад, калоріях чи джоулях). Безпосереднє включення людини в глибинні трофічні ланки, оминаючи проміжні рівні, різко підвищує ефективність їх використання. Піраміда енергії чи не найточніше відображає функціональні зв'язки в екосистемах, спираючись на врахування реальних швидкостей проходження кількості ресурсу (їжі) у ланцюгу харчування.

Крім згаданих, існують й інші види екологічних пірамід — і вікові, розмірності особин, виживання тощо, які дають можливість повніше осмислити динаміку живої речовини в біосфері.