"Биология", Вахрушев А.А., Бурский О.В., Раутиан А.С.
Экологическая пирамида показывает, как распределены организмы, биомасса или запас энергии между уровнями пищевой цепи. Её основание образуют производители — растения и другие организмы, создающие органическое вещество. Выше располагаются потребители, а на вершине часто оказываются хищники. При переходе от пищи к потребителю часть энергии расходуется и рассеивается, поэтому наверху обычно меньше доступной энергии, биомассы и организмов. Понимание пирамиды помогает объяснить, почему верхние хищники зависят от всей экосистемы.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Пищевая цепь — последовательность организмов, в которой каждый предыдущий служит пищей следующему. Например, травой питается кузнечик, а кузнечиком — лягушка. По цепи от организма к организму передаются вещество и энергия, поэтому стрелку направляют от пищи к тому, кто её ест. Это обозначение помогает не перепутать добычу и потребителя.
Трофический уровень — место организма в пищевой цепи, которое определяется тем, чем он питается. Производитель занимает первый уровень, а животное, поедающее его, — следующий. Важно смотреть не на размер или силу организма, а на источник его пищи. Так можно сравнивать положение разных видов в цепи.
Экологическая пирамида — изображение соотношения организмов или запасов вещества и энергии на разных трофических уровнях. Обычно основание на рисунке шире, а верхние ступени уже. Такая схема помогает увидеть, как меняются численность, биомасса или доступная энергия при движении вверх по цепи. По пирамиде можно понять, почему верхних потребителей обычно меньше.
Верхний хищник — организм, занимающий верхний уровень пищевой цепи и обычно не имеющий естественных врагов в своей экосистеме. Он питается другими потребителями и зависит от того, достаточно ли их вокруг. Само положение наверху не делает его независимым от среды. Это понятие помогает оценивать уязвимость хищника при изменениях экосистемы.
Пищевая цепь начинается с производителей: зелёные растения используют энергию света, чтобы создавать органическое вещество. Другие организмы-производители тоже могут служить началом цепи, например водоросли. Потребители получают готовое органическое вещество, поедая растения или других животных. Поэтому без производителей у потребителей не было бы источника пищи и энергии.
Когда один организм съедает другой, к потребителю переходит не вся энергия добычи. Часть пищи не усваивается, а усвоенная энергия расходуется на движение, рост и работу органов. При этих процессах часть энергии рассеивается в виде тепла. Поэтому на следующем трофическом уровне остаётся меньше энергии, которую можно передать дальше.
Из-за уменьшения доступной энергии на верхних уровнях обычно поддерживается меньшая биомасса — суммарная масса организмов — и меньшая численность. Основание пирамиды шире, потому что производители должны обеспечить пищей потребителей нескольких уровней. Каждому хищнику требуется добыча, а для её существования нужны организмы нижних уровней. Поэтому даже многочисленные растения могут кормить лишь ограниченное число верхних хищников.
Вершину цепи часто занимают хищники, поедающие других потребителей. Например, в цепи «растение → гусеница → синица → ястреб» растение — производитель, гусеница питается растением, синица — гусеницей, а ястреб — синицей. Стрелки направлены к тому, кто получает пищу. Так, прослеживая питание по порядку, можно определить уровень каждого организма и найти верхнего хищника.
Верхним хищникам особенно опасны изменения, затрагивающие другие уровни. Если добычи становится меньше, хищнику труднее находить пищу, а его численность может снизиться. Некоторые вредные вещества накапливаются в организмах и передаются по цепи вместе с пищей. Хищник, съедающий много заражённых животных, может получить значительное количество загрязнителей, поэтому его благополучие зависит от состояния всей экосистемы.
| Уровень пирамиды | Кто занимает | Источник пищи | Численность и запас энергии |
|---|---|---|---|
| Основание | Производители: растения, водоросли | Создают органическое вещество, используя энергию света или химических реакций | Обычно наибольший запас энергии; организмов и биомассы много |
| Первичные потребители | Растительноядные животные | Производители | Энергии уже меньше, чем у основания; обычно меньше биомасса |
| Вторичные потребители | Хищники и другие животные, поедающие первичных потребителей | Первичные потребители | Доступной энергии и организмов становится меньше |
| Верхние хищники | Хищники верхнего уровня | Другие потребители | Обычно наименьшие запас энергии и численность |
Чтобы пользоваться таблицей, сначала определите источник пищи организма, а затем найдите соответствующий уровень. Численность и запас энергии обычно уменьшаются при движении от основания к вершине, но конкретные значения зависят от экосистемы. Пирамида показывает общую закономерность, а не точное число организмов в каждом случае.
Нужно выяснить, кто служит пищей для каждого следующего организма. Трава — растение и производитель, а кузнечик питается растениями. Лягушка может поедать кузнечиков, а уж — лягушек, поэтому движение по цепи идёт от травы к ужу.
Ответ: трава → кузнечик → лягушка → уж. Стрелки показывают передачу вещества и энергии от съедаемого организма к тому, кто его ест. Значит, уж находится выше остальных перечисленных организмов в этой цепи.
Уровни отсчитывают последовательно от производителя, а не по размеру животных. Каждый следующий организм получает пищу от предыдущего и занимает следующую ступень. Последний потребитель в данной цепи — ястреб.
Ответ: растение — первый уровень, гусеница — второй, синица — третий, ястреб — четвёртый. Верхний хищник здесь — ястреб, поскольку он завершает перечисленную цепь и питается другим потребителем. Если изменить источник пищи организма, его положение в другой цепи может отличаться.
Между растением и ястребом три перехода: к гусенице, затем к синице и затем к ястребу. На каждом из них остаётся примерно одна десятая энергии предыдущего уровня. Значит, нельзя уменьшить исходное значение только один раз: нужно учесть все три перехода.
Ответ: у ястреба может быть около 10 условных единиц энергии. Тот же результат даёт расчёт 10 000 × 0,1³. Это приблизительная оценка, потому что доля энергии, переходящая между уровнями, в природе не всегда равна ровно одной десятой.
Ошибка: направлять стрелку от хищника к добыче. Так делают, если воспринимают стрелку как указатель «кто кого ест». Но в пищевой цепи она показывает, куда передаются вещество и энергия, то есть от пищи к потребителю. Проверьте себя вопросом: «Кто получает энергию от этого организма?» — к нему и направлена стрелка.
Ошибка: определять трофический уровень по размеру или силе животного. Крупный организм не обязательно занимает высокий уровень, а маленький — низкий. Путаница возникает, когда животное оценивают по внешнему виду, а не по питанию. Чтобы проверить себя, проследите, чем организм питается в данной цепи.
Ошибка: считать, что на следующий уровень переходит вся энергия. Тогда кажется, что хищник может получить столько же энергии, сколько было у растений. В действительности организмы расходуют энергию на жизнедеятельность, и часть её рассеивается. Проверяйте расчёт: после каждого перехода доступный запас должен становиться меньше, а не оставаться прежним.
Ошибка: считать верхнего хищника полностью защищённым от угроз. Отсутствие естественных врагов не означает, что ему ничто не опасно. Сокращение добычи и загрязнение могут повлиять на него через пищевую цепь. Проверьте себя, оценив, откуда хищник получает пищу и что произойдёт, если нижние уровни изменятся.
Чтобы разобраться в экологической пирамиде, нужно различать производителей, потребителей и разрушителей, а также уметь составлять пищевые цепи. Производители создают органическое вещество, потребители получают его с пищей, а разрушители перерабатывают остатки организмов. Пирамида показывает, как потоки энергии связаны с питанием и почему энергия не движется по цепи без потерь. Она также помогает понять, как исчезновение вида или загрязнение среды меняет устойчивость экосистемы и может затронуть даже её верхних хищников.
Почему верхних хищников обычно меньше, чем травоядных?
На каждом переходе по пищевой цепи часть энергии расходуется и рассеивается, поэтому до верхних уровней доходит меньше энергии. Её хватает на поддержание жизни лишь сравнительно небольшого числа хищников.
Всегда ли пищевую цепь завершает хищник?
Нет. Цепь может закончиться организмом, которого в конкретной экосистеме никто не ест, но это не обязательно хищник. После гибели организмов их остатки могут использовать разрушители.
Почему энергия уменьшается при переходе от добычи к потребителю?
Потребитель тратит энергию на движение, рост и поддержание работы организма, а часть теряется в виде тепла. Кроме того, не вся добыча съедается и усваивается.
Может ли один организм занимать разные трофические уровни?
Да, если он питается разными видами пищи. Например, всеядное животное может получать энергию и от растений, и от других потребителей, поэтому его положение зависит от конкретной пищевой цепи.
Почему загрязнение среды особенно опасно для верхних хищников?
Некоторые вредные вещества накапливаются в организмах и передаются по пищевым цепям. Хищник получает их от многих съеденных животных, поэтому воздействие загрязнения может усиливаться на верхних уровнях.
§ 61. На вершине экологической пирамиды
