о біомасу організмів в певний проміжок часу. Вони не дають повної інформації про трофічної структурі екосистеми, хоча дозволяють вирішувати ряд практичних завдань, особливо пов'язаних із збереженням стійкості екосистем.
Піраміда чисел дозволяє, наприклад, розраховувати допустиму величину улову риби або відстрілу тварин у мисливський період без наслідків для нормального їх відтворення.
Піраміди енергії - показує величину потоку енергії чи продуктивності на послідовних рівнях (рис.5).
На противагу пірамідам чисел і біомаси, що відображає статику системи (кількість організмів в даний момент), піраміда енергії відображаючи картину швидкостей проходження маси їжі (кількості енергії) через кожен трофічний рівень харчового ланцюга, дає найбільш повне уявлення про функціональну організацію співтовариств.
На форму цієї піраміди не впливають зміни розмірів і інтенсивності метаболізму особин, і якщо враховані всі джерела енергії, то піраміда завжди буде мати типовий вид з широкою основою і суживающейся верхівкою. При побудові піраміди енергії в її основу часто додають прямокутник, що показує приплив сонячної енергії.
Піраміди енергії дозволяють порівнювати енергетичну значимість популяцій всередині екосистеми і ілюструвати кількісні відносини в окремих, що представляють особливий інтерес частинах екосистем, наприклад, в ланках жертва-хижак або господар-паразит.
У 1942 р американський еколог Р. Ліндеман сформулював закон піраміди енергій (закон 10 відсотків), згідно з яким з одного трофічного рівня через харчові ланцюги на інший трофічний рівень переходить в середньому близько 10% надійшла на попередній рівень екологічної піраміди енергії. Інша частина енергії втрачається у вигляді теплового випромінювання, на рух і т.д. Організми в результаті процесів обміну втрачають у кожній ланці харчового ланцюга близько 90% всієї енергії, яка витрачається на підтримку їх життєдіяльності.
Якщо заєць з'їв 10 кг рослинної маси, то його власна маса може збільшитися на 1 кг. Лисиця або вовк, поїдаючи 1 кг заячини, збільшують свою масу вже тільки на 100 г. У деревних рослин ця частка багато нижче через те, що деревина погано засвоюється організмами. Для трав і морських водоростей ця величина значно більше, оскільки у них відсутні трудноусвояемие тканини. Однак загальна закономірність процесу передачі енергії залишається: через верхні трофічні рівні її проходить значно менше, ніж через нижні.
Розглянемо перетворення енергії в екосистемі на прикладі простої пасовищної трофічного ланцюга, в якій є всього три трофічних рівня.
рівень - трав'янисті рослини,
рівень - травоїдні ссавці, наприклад, зайці
рівень - хижі ссавці, наприклад, лисиці
Живильні речовини створюються в процесі фотосинтезу рослинами, які з неорганічних речовин (вода, вуглекислий газ, мінеральні солі і т.д.) з використанням енергії сонячного світла утворюють органічні речовини і кисень, а також АТФ. Частина електромагнітної енергії сонячного випромінювання при цьому переходить в енергію хімічних зв'язків синтезованих органічних речовин.
Всі органічна речовина, що створюється у процесі фотосинтезу називається валовим первинною продукцією (ВПП). Частина енергії валовий первинної продукції витрачається подих, в результаті чого утворюється чиста первинна продукція (ПВП), яка і є тим самим речовиною, яка надходить на другий трофічний рівень і використовується зайцями.
Нехай ВПП становить 200 умовних одиниць енергії, а витрати рослин на дихання (R) - 50%, тобто 100 умовних одиниць енергії. Тоді чистий первинна продукція буде дорівнює: ПВП=ВПП - R (100=200 - 100), тобто на другий трофічний рівень до зайців надійде 100 умовних одиниць енергії.
Однак, в силу різних причин зайці здатні спожити лише деяку частку ПВП (в іншому випадку зникли б ресурси для розвитку живої матерії), істотна ж її частина, у вигляді відмерлих органічних залишків (підземні частини рослин, тверда деревина стебел, гілок і т.д.) не спроможна поїдатися зайцями. Вона надходить в детрітние харчові ланцюги і (або) піддається розкладанню редуцентамі (F). Інша частина йде на побудову нових клітин (чисельність популяції, приріст зайців - Р) та забезпечення енергетичного обміну або дихання (R).
У цьому випадку, згідно з балансовим підходу, балансове рівність витрати енергії (С) буде виглядати наступним чином: С=Р + R + F, тобто надійшла на другий трофічний рівень енергія буде витрачена, згідно закону Ліндемана, на приріст популяції - Р - 10%, решта 90% будуть витрачені на дихання і видалення незасвоєної їжі.
Таким чином, в екосистемах з підвищенням трофічного рівня відбувається швидке зменшення енергії, що накопичується в тілах живих організмів. Звідси ясно чому кожний наступний рівень завжди буде менше попереднього і чому ланцюга живлення зазвичай не можуть мати більше 3-5 (рідко 6) ланок, а екологічні піраміди ...
