ბუნება საოცარი და მრავალფეროვანია და მასში ყველაფერი ურთიერთდაკავშირებული და დაბალანსებულია. მუდმივად რეგულირდება ნებისმიერი სახეობის ცხოველის, მწერების, თევზის ინდივიდების რაოდენობა.

შეუძლებელია წარმოვიდგინოთ, რომ რომელიმე სახეობის ინდივიდების რაოდენობა მუდმივად იზრდება. ამის თავიდან ასაცილებლად, არსებობს ბუნებრივი გადარჩევა და მრავალი სხვა გარემო ფაქტორი, რომელიც მუდმივად არეგულირებს ამ რიცხვს. ალბათ ყველას გსმენიათ ისეთი გამოთქმა, როგორიცაა ეკოლოგიური პირამიდა. რა არის ეს? რა ტიპის ეკოლოგიური პირამიდები არსებობს? რა წესებს ეფუძნება? ამ და სხვა კითხვებზე პასუხებს ქვემოთ მიიღებთ.

ეკოლოგიური პირამიდა არის... განმარტება

ასე რომ, ყველამ იცის, რომ ბიოლოგიაში არსებობს კვების ჯაჭვები, როდესაც ზოგიერთი ცხოველი, ჩვეულებრივ, მტაცებლები, იკვებებიან სხვა ცხოველებით.

ეკოლოგიური პირამიდა დაახლოებით იგივე სისტემაა, მაგრამ, თავის მხრივ, ბევრად უფრო გლობალურია. რას წარმოადგენს იგი? ეკოლოგიური პირამიდა არის ერთგვარი სისტემა, რომელიც თავის შემადგენლობაში ასახავს არსებების რაოდენობას, ინდივიდთა მასას და პლუს ენერგიას, რომელიც მათ თან ახლავს თითოეულ დონეზე. თავისებურება ის არის, რომ ყოველი დონის მატებასთან ერთად მაჩვენებლები საგრძნობლად იკლებს. სხვათა შორის, სწორედ ამას უკავშირდება ეკოლოგიური პირამიდის წესი. სანამ ამაზე ვისაუბრებთ, ღირს იმის გაგება, თუ როგორ გამოიყურება ეს სქემა.

პირამიდის წესი

თუ მას სქემატურად წარმოიდგენთ ფიგურაში, მაშინ ეს იქნება კეოპსის პირამიდის მსგავსი: ოთხკუთხა პირამიდა წვეტიანი ზევით, სადაც კონცენტრირებულია ინდივიდების ყველაზე მცირე რაოდენობა.

ეკოლოგიური პირამიდის წესი განსაზღვრავს ერთ ძალიან საინტერესო ნიმუშს. ის მდგომარეობს იმაში, რომ ეკოლოგიური პირამიდის საფუძველი, კერძოდ, მცენარეულობა, რომელიც ქმნის კვების საფუძველს, დაახლოებით ათჯერ აღემატება მცენარეული საკვების მქონე ცხოველების მასას.

უფრო მეტიც, ყოველი შემდეგი დონე ასევე ათჯერ ნაკლებია წინაზე. ასე რომ, გამოდის, რომ უკიდურესი ზედა დონე შეიცავს უმცირეს მასას და ენერგიას. რა გვაძლევს ამ კანონზომიერებას?

პირამიდის წესის როლი

ეკოლოგიური პირამიდის წესზე დაყრდნობით ბევრი პრობლემის გადაჭრაა შესაძლებელი. მაგალითად, რამდენი არწივი შეიძლება გაიზარდოს, როდესაც მარცვლეულის გარკვეული რაოდენობაა, როდესაც ბაყაყები, გველები, კალიები და არწივი მონაწილეობენ კვებით ჯაჭვში.

იქიდან გამომდინარე, რომ ენერგიის მხოლოდ 10% გადადის უმაღლეს დონეზე, ასეთი პრობლემების მოგვარება მარტივად შეიძლება. გავიგეთ რა არის ეკოლოგიური პირამიდები, გავუმხილეთ მათი წესები და ნიმუშები. მაგრამ ჩვენ ახლა ვისაუბრებთ იმაზე, თუ რა ეკოლოგიური პირამიდები არსებობს ბუნებაში.

ეკოლოგიური პირამიდების სახეები

არსებობს სამი სახის პირამიდები. საწყისი განსაზღვრებიდან გამომდინარე უკვე შეიძლება დავასკვნათ, რომ ისინი დაკავშირებულია ინდივიდების რაოდენობასთან, მათ ბიომასასთან და მათში შემავალ ენერგიასთან. ზოგადად, ყველაფერი წესრიგშია.

რიცხვების პირამიდა

სახელი თავისთავად საუბრობს. ეს პირამიდა ასახავს ყველა დონეზე ცალ-ცალკე განლაგებულ ინდივიდთა რაოდენობას. მაგრამ აღსანიშნავია, რომ ეკოლოგიაში იგი საკმაოდ იშვიათად გამოიყენება, რადგან ერთსა და იმავე დონეზე ინდივიდების ძალიან დიდი რაოდენობაა და საკმაოდ რთულია ბიოცენოზის სრული სტრუქტურის მიცემა.

ამ ყველაფრის წარმოდგენა ბევრად უფრო ადვილია ერთ კონკრეტულ მაგალითში. დავუშვათ, რომ პირამიდის ძირში 1000 ტონა მწვანე მცენარეა. ამ მცენარეულობას ბალახები ჭამენ. მათი რიცხვი, მაგალითად, სადღაც ოცდაათი მილიონია. ოთხმოცდაათი ათასი ბაყაყი შეუძლია შეჭამოს ყველა ეს ბალახი. თავად ბაყაყები 300 კალმახის საკვებია. ეს არის თევზის რაოდენობა, რომლის ჭამა ერთმა ადამიანმა შეიძლება წელიწადში. რას ვიღებთ? და გამოდის, რომ პირამიდის ძირში არის მილიონობით ბალახის ძირი, ხოლო პირამიდის თავზე არის მხოლოდ ერთი ადამიანი.

სწორედ აქ შეგვიძლია დავაკვირდეთ, როგორ იკლებს ინდიკატორები ერთი დონიდან ყოველ მომდევნო დონეზე გადასვლისას. მცირდება მასა, ინდივიდების რაოდენობა, მცირდება მათში შემავალი ენერგია. რომ აღარაფერი ვთქვათ, რომ არის გამონაკლისები. მაგალითად, ზოგჯერ არის რიცხვების შებრუნებული ეკოპირამიდები. დავუშვათ, მწერები ცხოვრობენ ტყეში გარკვეულ ხეზე. ყველა მწერიჭამია ფრინველი მათზე იკვებება.

ბიომასის პირამიდა

მეორე სქემა არის ბიომასის პირამიდა. ეს ასევე თანაფარდობაა. მაგრამ ამ შემთხვევაში ეს არის მასების თანაფარდობა. როგორც წესი, პირამიდის ძირში მასა ყოველთვის გაცილებით დიდია, ვიდრე უმაღლეს ტროფიკულ დონეზე, ხოლო მეორე დონის მასა უფრო მაღალია, ვიდრე მესამე დონის მასა და ა.შ. თუ სხვადასხვა ტროფიკულ დონეზე მყოფი ორგანიზმები დიდად არ განსხვავდებიან ზომით, მაშინ ფიგურაში ის უბრალოდ ოთხკუთხა პირამიდას ჰგავს, რომელიც მაღლა იწევს. ერთ-ერთმა ამერიკელმა მეცნიერმა ახსნა ამ პირამიდის სტრუქტურა შემდეგი მაგალითის გამოყენებით: მდელოს მცენარეულობის წონა ბევრად აღემატება ამ მცენარეების მოხმარებული ინდივიდების მასას, ბალახისმჭამელთა წონა უფრო მაღალია, ვიდრე პირველი დონის მტაცებლების წონა. , ამ უკანასკნელის წონა აღემატება მეორე დონის მტაცებელთა წონას და ა.შ.

მაგალითად, ერთი ლომი საკმაოდ ბევრს იწონის, მაგრამ ეს ინდივიდი იმდენად იშვიათია, რომ სხვა ინდივიდების მასასთან შედარებით მისი საკუთარი მასა უმნიშვნელოა. გამონაკლისები გვხვდება ისეთ პირამიდებშიც, როცა მწარმოებელთა მასა მომხმარებელთა მასაზე ნაკლებია. მაგალითად ავიღოთ წყლის სისტემა. ფიტოპლანქტონის მასა, თუნდაც მაღალი პროდუქტიულობის გათვალისწინებით, ნაკლებია მომხმარებელთა მასაზე, როგორიცაა ვეშაპები. ასეთ პირამიდებს შებრუნებულს ან შებრუნებულს უწოდებენ.

ენერგეტიკული პირამიდა

და ბოლოს, მესამე ტიპის ეკოლოგიური პირამიდა არის ენერგეტიკული. ის ასახავს სიჩქარეს, რომლითაც საკვების მასა გადის ჯაჭვში, ისევე როგორც ამ ენერგიის რაოდენობას. ეს კანონი ჩამოაყალიბა რ.ლინდემანმა. სწორედ მან დაამტკიცა, რომ ტროფიკული დონის ცვლილებით გადის ენერგიის მხოლოდ 10%, რომელიც წინა დონეზე იყო.

საწყისი ენერგიის პროცენტი ყოველთვის არის 100%. მაგრამ თუ მისი მხოლოდ მეათედი მიდის შემდეგ ტროფიკულ დონეზე, მაშინ სად მიდის ენერგიის უმეტესი ნაწილი? მის ძირითად ნაწილს, კერძოდ 90%-ს, ინდივიდები ხარჯავენ ცხოვრების ყველა პროცესის უზრუნველსაყოფად. ასე რომ, აქაც არის ნიმუში. ზედა ტროფიკული დონეების მეშვეობით, სადაც უფრო მცირე მასა და ინდივიდების რაოდენობაა, გაცილებით ნაკლები ენერგიაც მიედინება, ვიდრე ქვედა დონეზე. ამით შეიძლება აიხსნას ის ფაქტი, რომ არ არის ამდენი მტაცებელი.

ეკოლოგიური პირამიდების უარყოფითი მხარეები და უპირატესობები

მიუხედავად სხვადასხვა სახეობების რაოდენობისა, თითქმის თითოეულ მათგანს აქვს მთელი რიგი უარყოფითი მხარეები. ეს არის, მაგალითად, რიცხვების პირამიდები და ბიომასები. რა არის მათი მინუსი? ფაქტია, რომ პირველის მშენებლობა გარკვეულ სირთულეებს იწვევს, თუ სხვადასხვა დონის გავრცელება ძალიან დიდია. მაგრამ სირთულე მხოლოდ ამაში არ მდგომარეობს.

ენერგეტიკულ პირამიდას შეუძლია შეადაროს პროდუქტიულობა, რადგან ითვალისწინებს დროის ყველაზე მნიშვნელოვან ფაქტორს. და, რა თქმა უნდა, ღირს იმის თქმა, რომ ასეთი პირამიდა არასოდეს არის ინვერსიული. ამის გამო ის ერთგვარი სტანდარტია.

ეკოლოგიური პირამიდის როლი

ეკოლოგიური პირამიდა არის ის, რაც გვეხმარება გავიგოთ ბიოცენოზის სტრუქტურა, აღვწეროთ სისტემის მდგომარეობა. ასევე, ეს სქემები გვეხმარება თევზის დაჭერის დასაშვები რაოდენობის, დახვრეტილი ცხოველების რაოდენობის დადგენაში.

ეს ყველაფერი აუცილებელია იმისათვის, რომ არ დაირღვეს გარემოს მთლიანობა და მდგრადობა. პირამიდა, თავის მხრივ, გვეხმარება გავიგოთ ფუნქციური თემების ორგანიზება, ასევე შევადაროთ სხვადასხვა ეკოსისტემები მათი პროდუქტიულობის თვალსაზრისით.

ეკოლოგიური პირამიდა, როგორც თვისებების თანაფარდობა

ზემოაღნიშნული ტიპებიდან გამომდინარე, შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ ეკოლოგიური პირამიდა არის ინდიკატორების ერთგვარი თანაფარდობა, რომელიც დაკავშირებულია სიუხვესთან, მასასთან და ენერგიასთან. ეკოლოგიური პირამიდის დონეები ყველა თვალსაზრისით განსხვავებულია. მაღალ ქულას აქვს დაბალი დონე და პირიქით. არ დაივიწყოთ ინვერსიული სქემები. აქ მომხმარებლები აჭარბებენ მწარმოებლებს. მაგრამ ამაში გასაკვირი არაფერია. ბუნებას აქვს თავისი კანონები, გამონაკლისი შეიძლება იყოს ყველგან.

ენერგეტიკული პირამიდა ყველაზე მარტივი და საიმედოა, რადგან ის ითვალისწინებს დროის ყველაზე მნიშვნელოვან ფაქტორს. ამის გამო სწორედ ის ითვლება გარკვეულ სტანდარტად. ეკოლოგიური პირამიდების როლი ძალზე მნიშვნელოვანია ბუნებრივი ეკოსისტემების ბალანსის შესანარჩუნებლად და მათი მდგრადობის უზრუნველსაყოფად.

ლინდემანის წესი (10%)

ენერგიის ნაკადი, რომელიც გადის ბიოცენოზის ტროფიკულ დონეზე, თანდათან ქრება. 1942 წელს რ. ლინდემანმა ჩამოაყალიბა ენერგიების პირამიდის კანონი, ანუ კანონი (წესი) 10%, რომლის მიხედვითაც ეკოლოგიური პირამიდის ერთი ტროფიკული დონიდან ის გადადის მეორე, უფრო მაღალ დონეზე ("კიბის" გასწვრივ: მწარმოებელი - მომხმარებელი - დამშლელი) ეკოლოგიური პირამიდის წინა დონეზე მიღებული ენერგიის საშუალოდ დაახლოებით 10%. საპირისპირო ნაკადი, რომელიც დაკავშირებულია ნივთიერებების მოხმარებასთან და ენერგიის ეკოლოგიური პირამიდის ზედა დონის მიერ წარმოებული მისი ქვედა დონეებით, მაგალითად, ცხოველებიდან მცენარეებამდე, გაცილებით სუსტია - არაუმეტეს 0,5% (თუნდაც 0,25%). მისი მთლიანი ნაკადი და, შესაბამისად, შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ბიოცენოზში ენერგიის ციკლი არ არის საჭირო.

თუ ენერგია ათჯერ იკარგება ეკოლოგიური პირამიდის უფრო მაღალ დონეზე გადასვლისას, მაშინ მთელი რიგი ნივთიერებების დაგროვება, მათ შორის ტოქსიკური და რადიოაქტიური, იზრდება დაახლოებით იგივე პროპორციით. ეს ფაქტი ფიქსირდება ბიოლოგიური გაძლიერების წესში. მართალია ყველა ცენოზისთვის. წყლის ბიოცენოზებში მრავალი ტოქსიკური ნივთიერების დაგროვება, მათ შორის ქლორორგანული პესტიციდები, კორელაციაშია ცხიმების (ლიპიდების) მასასთან, ე.ი. აშკარად აქვს ენერგეტიკული ფონი.

ეკოლოგიური პირამიდები

ბიოცენოზში სხვადასხვა სახეობის ორგანიზმებს შორის ურთიერთობის ვიზუალიზაციისთვის, ჩვეულებრივ გამოიყენება ეკოლოგიური პირამიდები, რომლებიც განასხვავებენ სიმრავლის, ბიომასისა და ენერგიის პირამიდებს.

ეკოლოგიურ პირამიდებს შორის ყველაზე ცნობილი და ხშირად გამოყენებულია:

§ რიცხვების პირამიდა

§ ბიომასის პირამიდა

რიცხვების პირამიდა. სიმრავლის პირამიდის ასაგებად ითვლება ორგანიზმების რაოდენობა გარკვეულ ტერიტორიაზე და ჯგუფდება ისინი ტროფიკული დონის მიხედვით:

§ მწარმოებლები - მწვანე მცენარეები;

§ პირველადი მომხმარებლები - ბალახისმჭამელები;

§ მეორადი მომხმარებლები - მტაცებლები;

§ მესამეული მომხმარებლები - მტაცებლები;

§ ჰა-ე მომხმარებლები ("საბოლოო მტაცებლები") - მტაცებლები;

§ დამშლელები - დამღუპველები.

თითოეული დონე პირობითად არის გამოსახული, როგორც მართკუთხედი, რომლის სიგრძე ან ფართობი შეესაბამება ინდივიდების რაოდენობის რიცხვობრივ მნიშვნელობას. ამ ოთხკუთხედების დაქვემდებარებული თანმიმდევრობით მოთავსებით ისინი იღებენ სიმრავლის ეკოლოგიურ პირამიდას (ნახ. 3), რომლის ძირითადი პრინციპი პირველად ჩამოაყალიბა ამერიკელმა ეკოლოგმა ჩ.ელტონ ნიკოლაიკინმა ნ.ი. ეკოლოგია: პროკ. უნივერსიტეტებისთვის / N. I. Nikolaykin, N. E. Nikolaykina, O. P. Melekhova. - მე-3 გამოცემა, სტერეოტიპი. - M .: Bustard, 2004 ..

ბრინჯი. სურ. 3. სიმრავლის ეკოლოგიური პირამიდა მარცვლეულით გადახურული მდელოსათვის: რიცხვები - ინდივიდების რაოდენობა

მოსახლეობის პირამიდების მონაცემები ადვილად მიიღება პირდაპირი შერჩევით, მაგრამ არის გარკვეული სირთულეები:

§ მწარმოებლები ძალიან განსხვავდებიან ზომით, თუმცა ერთ მარცვლეულს ან წყალმცენარეს იგივე სტატუსი აქვს, როგორც ერთ ხეს. ეს ზოგჯერ არღვევს პირამიდის სწორ ფორმას, ზოგჯერ კი იძლევა ინვერსიულ პირამიდებს (ნახ. 4) იქვე;

ბრინჯი.

§ სხვადასხვა სახეობის სიმრავლის დიაპაზონი იმდენად ფართოა, რომ ძნელია მასშტაბის შენარჩუნება გრაფიკულ წარმოდგენაში, მაგრამ ასეთ შემთხვევებში შეიძლება ლოგარითმული სკალის გამოყენება.

ბიომასის პირამიდა. ბიომასის ეკოლოგიური პირამიდა აგებულია სიმრავლის პირამიდის მსგავსად. მისი მთავარი მნიშვნელობა არის ცოცხალი ნივთიერების რაოდენობის ჩვენება (ბიომასა - ორგანიზმების მთლიანი მასა) თითოეულ ტროფიკულ დონეზე. ეს თავიდან აიცილებს მოსახლეობის პირამიდებისთვის დამახასიათებელ უხერხულობას. ამ შემთხვევაში მართკუთხედების ზომა პროპორციულია შესაბამისი დონის ცოცხალი ნივთიერების მასის ერთეულ ფართობზე ან მოცულობაზე (ნახ. 5, ა, ბ) Nikolaykin N. I. Ecology: Proc. უნივერსიტეტებისთვის / N. I. Nikolaykin, N. E. Nikolaykina, O. P. Melekhova. - მე-3 გამოცემა, სტერეოტიპი. - M.: Bustard, 2004 .. ტერმინი "ბიომასის პირამიდა" წარმოიშვა იმის გამო, რომ შემთხვევების დიდ უმრავლესობაში მწარმოებლების ხარჯზე მცხოვრები პირველადი მომხმარებლების მასა გაცილებით ნაკლებია, ვიდრე ამ მწარმოებლების მასა, და მეორადი მომხმარებელთა მასა გაცილებით ნაკლებია, ვიდრე პირველადი მომხმარებლების მასა. მიღებულია დესტრუქტორების ბიომასის ცალკე ჩვენება.

ბრინჯი. სურ. 5. მარჯნის რიფის (a) და ინგლისის არხის (ბ) ბიოცენოზის ბიომასის პირამიდები: რიცხვები - ბიომასა გრამებში მშრალ ნივთიერებაში 1 მ 2-ზე

სინჯის აღება განსაზღვრავს მუდმივ ბიომასას ან მდგრად მოსავლიანობას (ანუ დროის მოცემულ მომენტში), რომელიც არ შეიცავს ინფორმაციას ბიომასის წარმოების ან მოხმარების ტემპის შესახებ.

ორგანული ნივთიერებების წარმოქმნის სიჩქარე არ განსაზღვრავს მის მთლიან მარაგს, ე.ი. ყველა ორგანიზმის მთლიანი ბიომასა თითოეულ ტროფიკულ დონეზე. ამრიგად, შემდგომი ანალიზის დროს შეიძლება მოხდეს შეცდომები, თუ არ იქნება გათვალისწინებული შემდეგი:

* ჯერ ერთი, თუ ბიომასის მოხმარების მაჩვენებელი (ჭამის შედეგად დანაკარგი) და მისი წარმოქმნის სიჩქარე თანაბარია, მდგარი მოსავალი არ მიუთითებს პროდუქტიულობაზე, ე.ი. ენერგიისა და მატერიის რაოდენობის შესახებ, რომელიც გადადის ერთი ტროფიკული დონიდან მეორეზე, უფრო მაღალზე, გარკვეული პერიოდის განმავლობაში (მაგალითად, ერთი წლის განმავლობაში). ასე რომ, ნაყოფიერ, ინტენსიურად გამოყენებულ საძოვარზე, ვაზზე ბალახის მოსავლიანობა შეიძლება იყოს უფრო დაბალი, ხოლო მოსავლიანობა უფრო მაღალი, ვიდრე ნაკლებად ნაყოფიერზე, მაგრამ ნაკლებად გამოიყენება საძოვრად;

* მეორეც, მცირე ზომის მწარმოებლებს, როგორიცაა წყალმცენარეები, ახასიათებთ ზრდისა და გამრავლების მაღალი მაჩვენებელი, დაბალანსებული სხვა ორგანიზმების მიერ მათი ინტენსიური მოხმარებით და ბუნებრივი სიკვდილით. აქედან გამომდინარე, მათი პროდუქტიულობა შეიძლება იყოს არანაკლებ მსხვილი მწარმოებლების (მაგალითად, ხეების) პროდუქტიულობაზე, თუმცა ვაზზე ბიომასა შეიძლება იყოს მცირე. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ფიტოპლანქტონს ისეთივე პროდუქტიულობით, როგორც ხე, ექნება გაცილებით დაბალი ბიომასა, თუმცა მას შეუძლია იგივე მასის ცხოველების სიცოცხლე შეინარჩუნოს.

აღწერილის ერთ-ერთი შედეგია „შებრუნებული პირამიდები“ (ნახ. 3, ბ). ტბებისა და ზღვების ბიოცენოზების ზოოპლანქტონს ყველაზე ხშირად აქვს უფრო დიდი ბიომასა ვიდრე მის საკვებს - ფიტოპლანქტონს, თუმცა მწვანე წყალმცენარეების გამრავლების ტემპი იმდენად მაღალია, რომ დღის განმავლობაში ისინი აღადგენს ზოოპლანქტონის მიერ შეჭამეს მთელ ბიომასას. მიუხედავად ამისა, წლის გარკვეულ პერიოდებში (გაზაფხულზე ყვავილობის დროს) შეინიშნება მათი ბიომასების ჩვეულებრივი თანაფარდობა (სურ. 6) Nikolaikin NI Ecology: Proc. უნივერსიტეტებისთვის / N. I. Nikolaykin, N. E. Nikolaykina, O. P. Melekhova. - მე-3 გამოცემა, სტერეოტიპი. - M .: Bustard, 2004 ..

ბრინჯი. სურ. 6. სეზონური ცვლილებები ტბის ბიომასის პირამიდებში (იტალიის ერთ-ერთი ტბის მაგალითზე): რიცხვები - ბიომასა გრამ მშრალ ნივთიერებაში 1 მ 3-ზე

მოჩვენებითი ანომალიები მოკლებულია ენერგიების პირამიდებს, რომლებიც განიხილება ქვემოთ.

ენერგეტიკული პირამიდა. სხვადასხვა ტროფიკული დონის ორგანიზმებსა და ბიოცენოზების ფუნქციონალურ ორგანიზაციას შორის ურთიერთობების ასახვის ყველაზე ფუნდამენტური გზა არის ენერგეტიკული პირამიდა, რომელშიც მართკუთხედების ზომა პროპორციულია ენერგიის ექვივალენტის ერთეულ დროში, ე.ი. ენერგიის რაოდენობა (ერთეულ ფართობზე ან მოცულობაზე), რომელმაც გაიარა გარკვეული ტროფიკული დონე მიღებული პერიოდის განმავლობაში (ნახ. 7) იქვე. კიდევ ერთი მართკუთხედი შეიძლება გონივრულად დაემატოს ქვემოდან ენერგიის პირამიდის ფუძეს, რომელიც ასახავს მზის ენერგიის ნაკადი.

ენერგიების პირამიდა ასახავს საკვების მასის კვების (ტროფიკულ) ჯაჭვში გავლის დინამიკას, რაც ძირეულად განასხვავებს მას სიმრავლისა და ბიომასის პირამიდებისგან, რომლებიც ასახავს სისტემის სტატიკას (ორგანიზმების რაოდენობა მოცემული მომენტი). ამ პირამიდის ფორმაზე გავლენას არ ახდენს ინდივიდების მეტაბოლიზმის ზომისა და ინტენსივობის ცვლილებები. თუ ენერგიის ყველა წყაროს გავითვალისწინებთ, მაშინ პირამიდას ყოველთვის ექნება ტიპიური ფორმა (პირამიდის სახით ზევით ზევით), თერმოდინამიკის მეორე კანონის მიხედვით.

ბრინჯი. 7. ენერგიის პირამიდა: რიცხვები - ენერგიის რაოდენობა, kJ * m -2 * r -1

ენერგეტიკული პირამიდები საშუალებას გაძლევთ არა მხოლოდ შეადაროთ სხვადასხვა ბიოცენოზი, არამედ დაადგინოთ პოპულაციების ფარდობითი მნიშვნელობა იმავე საზოგადოებაში. ისინი ყველაზე სასარგებლოა სამი ტიპის ეკოლოგიური პირამიდებიდან, მაგრამ მათი ასაგებად ყველაზე რთულია მონაცემების მოპოვება.

კლასიკური ეკოლოგიური პირამიდების ერთ-ერთი ყველაზე წარმატებული და საილუსტრაციო მაგალითია ნახ. 8 Nikolaikin N. I. ეკოლოგია: პროკ. უნივერსიტეტებისთვის / N. I. Nikolaykin, N. E. Nikolaykina, O. P. Melekhova. - მე-3 გამოცემა, სტერეოტიპი. - M.: Bustard, 2004 .. ისინი ასახავს ამერიკელი ეკოლოგის Y. Odum-ის მიერ შემოთავაზებულ პირობით ბიოცენოზს. "ბიოცენოზი" შედგება ბიჭისაგან, რომელიც ჭამს მხოლოდ ხბოს და ხბოს, რომელიც მხოლოდ იონჯას ჭამს.

ბრინჯი.

წესი 1% ეკოლოგია. სალექციო კურსი. შედგენილი: ტექნიკურ მეცნიერებათა კანდიდატი, ასოცირებული პროფესორი ტიხონოვი ა.ი., 2002 წ. პასტერის პუნქტებმა, ისევე როგორც რ. ლინდემანის ენერგიების პირამიდის კანონმა, დასაბამი მისცა ერთი და ათი პროცენტის წესების ფორმულირებას. რა თქმა უნდა, 1 და 10 არის სავარაუდო რიცხვები: დაახლოებით 1 და დაახლოებით 10.

"ჯადოსნური ნომერი" 1% წარმოიქმნება ენერგიის მოხმარების შესაძლებლობებისა და გარემოს სტაბილიზაციისთვის საჭირო „სიმძლავრეების“ თანაფარდობიდან. ბიოსფეროსთვის მთლიანი პირველადი წარმოების შესაძლო მოხმარების წილი არ აღემატება 1%-ს (რაც ასევე გამომდინარეობს რ. ლინდემანის კანონიდან: ენერგეტიკული თვალსაზრისით წმინდა პირველადი წარმოების დაახლოებით 1%-ს მოიხმარენ ხერხემლიანები, როგორც უმაღლესი რიგის მომხმარებლები, დაახლოებით 10. % უხერხემლოების მიერ, როგორც დაბალი რიგის მომხმარებლების მიერ, ხოლო დანარჩენი ზოგიერთი არის ბაქტერია და საპროფაგური სოკო). როგორც კი კაცობრიობამ, წარსულისა და ჩვენი საუკუნეების მიჯნაზე, დაიწყო ბიოსფეროს წარმოების უფრო დიდი რაოდენობით გამოყენება (ახლა სულ მცირე 10%), ლე შატელიე-ბრაუნის პრინციპი შეწყდა (როგორც ჩანს, დაახლოებით 0,5%-დან). ბიოსფეროს მთლიანი ენერგია): მცენარეულობამ არ მისცა ბიომასის ზრდა CO 2 კონცენტრაციის ზრდის შესაბამისად და ა.შ. (მცენარეებით შეკრული ნახშირბადის რაოდენობის ზრდა მხოლოდ გასულ საუკუნეში დაფიქსირდა).

ემპირიულად, საკმარისად არის აღიარებული მოხმარების ბარიერი ნივთიერების ოდენობის 5 - 10%, რაც მასში გავლისას იწვევს ბუნების სისტემებში შესამჩნევ ცვლილებებს. იგი მიღებულ იქნა ძირითადად ემპირიულ-ინტუიციურ დონეზე, ამ სისტემებში კონტროლის ფორმებსა და ბუნებას შორის გარჩევის გარეშე. დაახლოებით, შესაძლებელია წარმოქმნილი გადასვლების დაყოფა ბუნებრივი სისტემებისთვის, ერთის მხრივ, ორგანიზმის და კონსორციუმის ტიპის კონტროლით და პოპულაციის სისტემებისთვის, მეორე მხრივ. პირველისთვის, ჩვენთვის საინტერესო რაოდენობებია სტაციონარული მდგომარეობიდან გასვლის ბარიერი ენერგიის ნაკადის 1%-მდე (მოხმარების „ნორმა“) და თვითგანადგურების ბარიერი – ამ „ნორმის“ დაახლოებით 10%. პოპულაციის სისტემებისთვის, გაყვანის მოცულობის საშუალოდ 10%-ზე მეტი გადამეტება იწვევს ამ სისტემების სტაციონარული მდგომარეობიდან გასვლას.

ეკოლოგიური პირამიდები.

ტროფიკული ჯაჭვები თეორიულად შეიძლება შედგებოდეს ბმულების დიდი რაოდენობით, მაგრამ პრაქტიკულად არ აღემატება 5-6 ბმულს, რადგან მოქმედების შედეგად თერმოდინამიკის მეორე კანონიენერგია სწრაფად იშლება.

თერმოდინამიკის მეორე კანონი ასევე ცნობილია როგორც ზრდის კანონი. ენტროპია(გრ. ენტროპიაშემობრუნება, შეცვლა). ამ კანონის მიხედვით, ენერგია არ შეიძლება შეიქმნას და არ განადგურდეს - ის ერთი სისტემიდან მეორეში გადადის და ერთი ფორმიდან მეორეში გადადის.

ტროფიკულ ჯაჭვებში მცენარეული ნივთიერებების რაოდენობა, რომელიც ემსახურება კვების ჯაჭვის საფუძველს, დაახლოებით 10-ჯერ აღემატება ბალახისმჭამელი ცხოველების მასას და ყოველი მომდევნო საკვების დონეს ასევე აქვს 10-ჯერ ნაკლები მასა. ამ შაბლონს 10%-იან წესს უწოდებენ: საშუალოდ, წინა დონიდან მიღებული ენერგიის არაუმეტეს 1/10 გადადის შემდეგ ტროფიკულ დონეზე. ამიტომ, თუ მზის ენერგიის დაახლოებით ერთი პროცენტი გროვდება მცენარეებში, მაშინ, მაგალითად, მე-4 ტროფიკულ დონეზე, მისი წილი იქნება მხოლოდ 0,001%.

ტროფიკული ჯაჭვებიარიან ძალიან არასტაბილური სისტემები , ვინაიდან ნებისმიერი რგოლის შემთხვევით დაკარგვა ანადგურებს მთელ ჯაჭვს. ბუნებრივის მდგრადობა თემები უზრუნველყოფილია რთული განშტოებული მრავალსახეობების არსებობით საკვები ქსელები . ასეთ ქსელებში, როდესაც რომელიმე ბმული იშლება, ენერგია იწყებს მოძრაობას შემოვლითი ბილიკების გასწვრივ. რაც უფრო მეტი სახეობაა ბიოგეოცენოზში, მით უფრო საიმედო და სტაბილურია იგი.

ეკოსისტემების კვების ჯაჭვებში ენერგიის გადაცემის კოეფიციენტის სიდიდის ვიზუალური წარმოდგენისთვის გამოიყენება რამდენიმე ტიპის ეკოლოგიური პირამიდები.

ეკოლოგიური პირამიდა -ეს არის გრაფიკული (ან დიაგრამატური) წარმოდგენა ორგანული ნივთიერებების ან ენერგიის მოცულობებს შორის კვების ჯაჭვის მიმდებარე დონეზე..

პირამიდის გრაფიკული მოდელი 1927 წელს ამერიკელმა ზოოლოგმა შეიმუშავა ჩარლზ ელტონი.

პირამიდის საფუძველია პირველი ტროფიკული დონე - მწარმოებლების დონე, ხოლო პირამიდის მომდევნო "სართულებს" ქმნიან შემდგომი დონეები - სხვადასხვა შეკვეთის მომხმარებლები. ყველა ბლოკის სიმაღლე ერთნაირია, ხოლო სიგრძე პროპორციულია რაოდენობის, ბიომასის ან ენერგიის შესაბამის დონეზე. ეკოლოგიური პირამიდების აშენების სამი გზა არსებობს

ყველაზე გავრცელებულია შემდეგი ტიპის ეკოლოგიური პირამიდები:

ელტონის ნომრების პირამიდები;

ბიომასის პირამიდები;

ენერგეტიკული პირამიდები.

ლინდემანის პრინციპი. 1942 წელს, ვრცელი ემპირიული მასალის განზოგადების საფუძველზე, ამერიკელმა ეკოლოგმა ლინდემანმა ჩამოაყალიბა ეკოსისტემებში ბიოქიმიური ენერგიის გარდაქმნის პრინციპი, რომელმაც მიიღო სახელი ეკოლოგიურ ლიტერატურაში. კანონი 10%.

ლინდემანის პრინციპი - ენერგიების პირამიდის კანონი (10 პროცენტის კანონი),რომლის მიხედვითაც, საშუალოდ, ეკოლოგიური პირამიდის წინა დონის მიერ მიღებული ენერგიის დაახლოებით 10% ერთი ტროფიკული დონიდან კვებითი ჯაჭვების გავლით მეორე ტროფიკულ დონეზე გადადის. დანარჩენი ენერგია იკარგება თერმული გამოსხივების, მოძრაობის და ა.შ. ორგანიზმები, მეტაბოლური პროცესების შედეგად, კარგავენ მთელი ენერგიის დაახლოებით 90%-ს კვებითი ჯაჭვის თითოეულ რგოლში, რომელიც იხარჯება მათი სასიცოცხლო ფუნქციების შენარჩუნებაზე.

ელტონის ნომრების პირამიდებიწარმოდგენილია სახით პირთა საშუალო რაოდენობა აუცილებელია ორგანიზმების კვებისათვის შემდგომ ტროფიკულ დონეზე.

რიცხვების პირამიდა(ნომრები) ასახავს ცალკეული ორგანიზმების რაოდენობას თითოეულ დონეზე (სურ. 35).

მაგალითად, ერთი მგლის გამოსაკვებად საჭიროა სულ მცირე რამდენიმე კურდღელი, რომლებზეც მას შეეძლო ნადირობა; ამ კურდღლების გამოსაკვებად გჭირდებათ საკმაოდ დიდი რაოდენობით სხვადასხვა მცენარეები.

Მაგალითად,ტროფიკული ჯაჭვის წარმოსაჩენად:

მუხის ფოთოლი - კატერი - TIT

რიცხვების პირამიდა ერთი ტიტისთვის (მესამე დონე) ასახავს ქიაყელების რაოდენობას (მეორე დონე), რომელსაც ის ჭამს გარკვეულ დროს, მაგალითად, ერთ სინათლის დღეს. პირამიდის პირველ დონეზე გამოსახულია იმდენი მუხის ფოთოლი, რამდენიც საჭიროა მუხლუხების რაოდენობის გამოსაკვებად, რომლებიც ნაჩვენებია პირამიდის მეორე დონეზე.

ბიომასისა და ენერგიის პირამიდებიგამოხატოს ბიომასის ან ენერგიის რაოდენობის თანაფარდობა თითოეულ ტროფიკულ დონეზე.

ბიომასის პირამიდა ემყარება ორგანული ნივთიერებების მშრალი მასის აწონვის შედეგების ჩვენებას თითოეულ დონეზე, ხოლო ენერგეტიკული პირამიდა ემყარება ქვედადან უფრო მაღალ დონეზე გადაცემული ბიოქიმიური ენერგიის გამოთვლებს. ეს დონეები ბიომასის (ან ენერგიის) პირამიდის ნაკვეთზე გამოსახულია თანაბარი სიმაღლის მართკუთხედებად, რომელთა სიგანე პროპორციულია შესასწავლი ტროფიკული ჯაჭვის ყოველ მომდევნო (დაფარულ) დონეზე გადატანილი ბიომასის ოდენობის პროპორციულად.

ბალახი (809) - ბალახისმჭამელები (37) - მტაცებლები-1 (11) - მტაცებლები-2 (1.5),

სადაც ფრჩხილებში მოყვანილია მშრალი ბიომასის მნიშვნელობები (გ/კვ.მ).

2. ბიომასის პირამიდა – სხვადასხვა ტროფიკული დონის ორგანიზმების მასების თანაფარდობა. ჩვეულებრივ, ხმელეთის ბიოცენოზებში მწარმოებელთა მთლიანი მასა ყოველი მომდევნო რგოლზე მეტია. თავის მხრივ, პირველი რიგის მომხმარებელთა საერთო მასა მეტია მეორე რიგის მომხმარებელზე და ა.შ. თუ ორგანიზმები ძალიან არ განსხვავდებიან ზომით, მაშინ გრაფიკი ჩვეულებრივ გვიჩვენებს საფეხუროვან პირამიდას შეკუმშული ზევით. ასე რომ, 1 კგ საქონლის ხორცის ფორმირებისთვის საჭიროა 70-90 კგ ახალი ბალახი.

წყლის ეკოსისტემებში შესაძლებელია აგრეთვე ინვერსიული ან ინვერსიული ბიომასის პირამიდის მიღება, როდესაც მწარმოებლების ბიომასები ნაკლებია მომხმარებელზე, ზოგჯერ კი რღვევებზე. მაგალითად, ოკეანეში, ფიტოპლანქტონის საკმაოდ მაღალი პროდუქტიულობით, მისი მთლიანი მასა ამ მომენტში შეიძლება იყოს ნაკლები, ვიდრე მომხმარებელთა (ვეშაპები, დიდი თევზი, მოლუსკები)

რიცხვებისა და ბიომასის პირამიდები ასახავს სტატიკურისისტემები, ანუ ახასიათებს ორგანიზმების რაოდენობას ან ბიომასას დროის გარკვეულ პერიოდში. ისინი არ აწვდიან სრულ ინფორმაციას ეკოსისტემის ტროფიკული სტრუქტურის შესახებ, თუმცა საშუალებას გაძლევთ გადაჭრას მთელი რიგი პრაქტიკული პრობლემები, განსაკუთრებით ეკოსისტემების სტაბილურობის შენარჩუნებასთან.

რიცხვთა პირამიდა შესაძლებელს ხდის, მაგალითად, გამოვთვალოთ ნადირობის პერიოდში თევზის დაჭერის ან ცხოველების სროლის დასაშვები ღირებულება მათი ნორმალური გამრავლებისთვის შედეგების გარეშე.

3. ენერგიის პირამიდაასახავს ენერგიის ნაკადის რაოდენობას, საკვების მასის კვებით ჯაჭვში გავლის სიჩქარეს. ბიოცენოზის სტრუქტურაზე დიდ გავლენას ახდენს არა ფიქსირებული ენერგიის რაოდენობა, არამედ საკვების წარმოების მაჩვენებელი (სურ. 37).

დადგენილია, რომ მომდევნო ტროფიკულ დონეზე გადაცემული ენერგიის მაქსიმალური რაოდენობა ზოგიერთ შემთხვევაში შეიძლება იყოს წინას 30% და ეს საუკეთესო შემთხვევაშია. ბევრ ბიოცენოზში, კვების ჯაჭვებში, გადაცემული ენერგიის ღირებულება შეიძლება იყოს მხოლოდ 1%.

ბრინჯი. 37. ენერგეტიკული პირამიდა: ენერგიის გადინება საძოვრების კვების ჯაჭვში (ყველა ციფრი არის kJ კვადრატულ მეტრზე x წელიწადში)

გაითვალისწინეთ, რომ ეკოლოგიური პირამიდები ლინდემანის პრინციპის მკაფიო ილუსტრაციაა და მათი დახმარებით ასახავს ეკოსისტემებში ენერგეტიკული პროცესების არსებით მახასიათებელს, კერძოდ: ენერგიის შედარებით მცირე წილის (საშუალოდ, დაახლოებით მეათედი) შემდეგ დონეზე გადატანილი. ეკოსისტემაში ძალიან ცოტა ენერგია რჩება, დანარჩენი კი გეოსფეროში ბრუნდება. ასე რომ, 4 დონის ტროფიკული ჯაჭვით, ბიოქიმიური ენერგიის მხოლოდ ათი ათასი რჩება ეკოსისტემაში. ეკოსისტემაში დარჩენილი ენერგიის უმნიშვნელო ნაწილი განმარტავს, თუ რატომ აქვს კვების ჯაჭვებს რეალურ ბუნებრივ ეკოსისტემებში არაუმეტეს 5-6 დონე.

ეკოლოგიური პირამიდა არის გრაფიკული წარმოდგენა ეკოსისტემაში ყველა დონის მწარმოებლებსა და მომხმარებლებს შორის (ბალახოსმჭამელები, მტაცებლები; სახეობები, რომლებიც იკვებებიან სხვა მტაცებლებით) შორის.

ამერიკელმა ზოოლოგმა ჩარლზ ელტონმა 1927 წელს შესთავაზა ამ ურთიერთობების სქემატურად გამოსახვა.

სქემატურ წარმოდგენაში, თითოეული დონე ნაჩვენებია მართკუთხედის სახით, სიგრძე ან ფართობი, რომელიც შეესაბამება კვების ჯაჭვის რგოლის (ელტონის პირამიდის), მათ მასას ან ენერგიას. გარკვეული თანმიმდევრობით დალაგებული მართკუთხედები ქმნიან სხვადასხვა ფორმის პირამიდებს.

პირამიდის საფუძველია პირველი ტროფიკული დონე - მწარმოებლების დონე, პირამიდის შემდგომ სართულებს ქმნიან კვების ჯაჭვის შემდეგი დონეები - სხვადასხვა შეკვეთის მომხმარებლები. პირამიდის ყველა ბლოკის სიმაღლე ერთნაირია, ხოლო სიგრძე პროპორციულია რიცხვის, ბიომასის ან ენერგიის შესაბამის დონეზე.

ეკოლოგიურ პირამიდებს განასხვავებენ იმის მიხედვით, თუ რა ინდიკატორებზეა აგებული პირამიდა. ამავდროულად, ყველა პირამიდისთვის დადგენილია ძირითადი წესი, რომლის მიხედვითაც ნებისმიერ ეკოსისტემაში უფრო მეტი მცენარეა ვიდრე ცხოველი, ბალახისმჭამელი ვიდრე მტაცებელი, მწერები ვიდრე ფრინველები.

ეკოლოგიური პირამიდის წესის საფუძველზე შესაძლებელია ბუნებრივ და ხელოვნურად შექმნილ ეკოლოგიურ სისტემებში მცენარეთა და ცხოველთა სხვადასხვა სახეობების რაოდენობრივი თანაფარდობების დადგენა ან გამოთვლა. მაგალითად, ზღვის ცხოველის (სელაპის, დელფინის) მასის 1 კგ-ს სჭირდება 10 კგ შეჭამილი თევზი, ხოლო ამ 10 კგ-ს უკვე სჭირდება 100 კგ საკვები - წყლის უხერხემლოები, რომლებსაც, თავის მხრივ, სჭირდებათ 1000 კგ ჭამა. წყალმცენარეები და ბაქტერიები ასეთი მასის შესაქმნელად. ამ შემთხვევაში ეკოლოგიური პირამიდა სტაბილური იქნება.

თუმცა, მოგეხსენებათ, ყველა წესს აქვს გამონაკლისები, რომლებიც განხილული იქნება თითოეული ტიპის ეკოლოგიურ პირამიდებში.

ეკოლოგიური პირამიდების სახეები

რიცხვების პირამიდები - თითოეულ დონეზე, ცალკეული ორგანიზმების რაოდენობა გადაიდო

რიცხვთა პირამიდა ასახავს ელტონის მიერ აღმოჩენილ მკაფიო ნიმუშს: ინდივიდების რიცხვი, რომლებიც ქმნიან ბმულების თანმიმდევრულ სერიას მწარმოებლებიდან მომხმარებლებთან, სტაბილურად მცირდება (ნახ. 3).

მაგალითად, ერთი მგლის გამოსაკვებად საჭიროა სულ მცირე რამდენიმე კურდღელი, რომლებზეც მას შეეძლო ნადირობა; ამ კურდღლების გამოსაკვებად გჭირდებათ საკმაოდ დიდი რაოდენობით სხვადასხვა მცენარეები. ამ შემთხვევაში, პირამიდა ჰგავს სამკუთხედს ფართო ფუძით, რომელიც მაღლა იწევს.

თუმცა, რიცხვების პირამიდის ეს ფორმა არ არის დამახასიათებელი ყველა ეკოსისტემისთვის. ზოგჯერ ისინი შეიძლება შებრუნებული ან შებრუნებული იყოს. ეს ეხება ტყის კვების ქსელებს, როდესაც ხეები წარმოადგენენ მწარმოებელს, ხოლო მწერები, როგორც პირველადი მომხმარებლები. ამ შემთხვევაში, პირველადი მომხმარებლების დონე რიცხობრივად უფრო მდიდარია, ვიდრე მწარმოებლების დონე (მწერების დიდი რაოდენობა იკვებება ერთ ხეზე), ამიტომ რიცხვების პირამიდები ყველაზე ნაკლებად ინფორმატიული და ნაკლებად საჩვენებელია, ე.ი. იგივე ტროფიკული დონის ორგანიზმების რაოდენობა დიდწილად დამოკიდებულია მათ ზომაზე.

ბიომასის პირამიდები - ახასიათებს ორგანიზმების მთლიან მშრალ ან სველ მასას მოცემულ ტროფიკულ დონეზე, მაგალითად, მასის ერთეულებში ფართობის ერთეულზე - გ/მ2, კგ/ჰა, ტ/კმ2 ან მოცულობაზე - გ/მ3 (ნახ. 4)

ჩვეულებრივ, ხმელეთის ბიოცენოზებში მწარმოებელთა მთლიანი მასა ყოველი მომდევნო რგოლზე მეტია. თავის მხრივ, პირველი რიგის მომხმარებელთა საერთო მასა მეტია მეორე რიგის მომხმარებელზე და ა.შ.

ამ შემთხვევაში (თუ ორგანიზმები ძალიან არ განსხვავდებიან ზომით), პირამიდა ასევე გამოიყურება სამკუთხედის მსგავსი ფართო ფუძით, რომელიც მაღლა იწევს. თუმცა, ამ წესიდან არის მნიშვნელოვანი გამონაკლისები. მაგალითად, ზღვებში ბალახისმჭამელი ზოოპლანქტონის ბიომასა მნიშვნელოვნად (ზოგჯერ 2-3-ჯერ) აღემატება ფიტოპლანქტონის ბიომასას, რომელიც წარმოდგენილია ძირითადად ერთუჯრედიანი წყალმცენარეებით. ეს აიხსნება იმით, რომ წყალმცენარეები ძალიან სწრაფად ჭამს ზოოპლანქტონს, მაგრამ მათი უჯრედების გაყოფის ძალიან მაღალი მაჩვენებელი იცავს მათ სრული ჭამისგან.

ზოგადად, ხმელეთის ბიოგეოცენოზებს, სადაც მწარმოებლები დიდია და შედარებით დიდხანს ცხოვრობენ, ახასიათებთ შედარებით სტაბილური პირამიდები ფართო ფუძით. წყლის ეკოსისტემებში, სადაც მწარმოებლები მცირე ზომის არიან და აქვთ მოკლე სასიცოცხლო ციკლი, ბიომასის პირამიდა შეიძლება შებრუნებული ან ინვერსიული იყოს (ქვემოთ მიმართული). ასე რომ, ტბებსა და ზღვებში მცენარის მასა მომხმარებელთა მასას მხოლოდ ყვავილობის პერიოდში (გაზაფხულზე) აჭარბებს, ხოლო წლის დანარჩენ დროს შესაძლოა სიტუაცია საპირისპირო იყოს.

რიცხვებისა და ბიომასის პირამიდები ასახავს სისტემის სტატიკას, ანუ ისინი ახასიათებენ ორგანიზმების რაოდენობას ან ბიომასას დროის გარკვეულ პერიოდში. ისინი არ აწვდიან სრულ ინფორმაციას ეკოსისტემის ტროფიკული სტრუქტურის შესახებ, თუმცა საშუალებას გაძლევთ გადაჭრას მთელი რიგი პრაქტიკული პრობლემები, განსაკუთრებით ეკოსისტემების სტაბილურობის შენარჩუნებასთან.

რიცხვთა პირამიდა შესაძლებელს ხდის, მაგალითად, გამოვთვალოთ ნადირობის პერიოდში თევზის დაჭერის ან ცხოველების სროლის დასაშვები ღირებულება მათი ნორმალური გამრავლებისთვის შედეგების გარეშე.

ენერგიის პირამიდები - აჩვენებს ენერგიის ნაკადის ან პროდუქტიულობის რაოდენობას თანმიმდევრულ დონეზე (ნახ. 5).

რიცხვებისა და ბიომასის პირამიდებისგან განსხვავებით, რომლებიც ასახავს სისტემის სტატიკას (ორგანიზმების რაოდენობა მოცემულ მომენტში), ენერგიის პირამიდა, რომელიც ასახავს საკვების მასის გავლის სიჩქარის სურათს (ენერგიის რაოდენობას). ) კვებითი ჯაჭვის თითოეული ტროფიკული დონის მეშვეობით იძლევა თემების ფუნქციონალური ორგანიზაციის ყველაზე სრულ სურათს.

ამ პირამიდის ფორმაზე გავლენას არ ახდენს ინდივიდების მეტაბოლიზმის ზომისა და ინტენსივობის ცვლილებები, და თუ ენერგიის ყველა წყარო იქნება გათვალისწინებული, მაშინ პირამიდას ყოველთვის ექნება ტიპიური გარეგნობა ფართო ფუძით და შემცირებული ზევით. ენერგიის პირამიდის აგებისას მის ფუძეს ხშირად ემატება მართკუთხედი, რომელიც აჩვენებს მზის ენერგიის შემოდინებას.

1942 წელს ამერიკელმა ეკოლოგმა რ. ლინდემანმა ჩამოაყალიბა ენერგიების პირამიდის კანონი (კანონი 10 პროცენტი), რომლის მიხედვითაც, საშუალოდ, ეკოლოგიური პირამიდის წინა დონის მიერ მიღებული ენერგიის დაახლოებით 10% გადის ერთიდან. ტროფიკული დონე კვებითი ჯაჭვების მეშვეობით სხვა ტროფიკულ დონემდე. დანარჩენი ენერგია იკარგება თერმული გამოსხივების, მოძრაობის და ა.შ. ორგანიზმები, მეტაბოლური პროცესების შედეგად, კარგავენ მთელი ენერგიის დაახლოებით 90%-ს, რომელიც იხარჯება მათი სასიცოცხლო აქტივობის შესანარჩუნებლად კვებითი ჯაჭვის თითოეულ რგოლში.

თუ კურდღელმა შეჭამა 10 კგ მცენარეული ნივთიერება, მაშინ მისი წონა შეიძლება გაიზარდოს 1 კგ-ით. მელა ან მგელი, რომელიც ჭამს 1 კგ კურდღელს, ზრდის მის მასას მხოლოდ 100 გ-ით, მერქნიან მცენარეებში ეს პროპორცია გაცილებით დაბალია იმის გამო, რომ ხე ცუდად შეიწოვება ორგანიზმების მიერ. ბალახებისა და წყალმცენარეებისთვის ეს მნიშვნელობა გაცილებით მაღალია, რადგან მათ არ აქვთ ძნელად მოსანელებელი ქსოვილები. ამასთან, ენერგიის გადაცემის პროცესის ზოგადი კანონზომიერება რჩება: გაცილებით ნაკლები ენერგია გადის ზედა ტროფიკულ დონეებზე, ვიდრე ქვედა.

განვიხილოთ ენერგიის ტრანსფორმაცია ეკოსისტემაში მარტივი საძოვრების ტროფიკული ჯაჭვის მაგალითის გამოყენებით, რომელშიც მხოლოდ სამი ტროფიკული დონეა.

დონე - ბალახოვანი მცენარეები,

დონე - ბალახოვანი ძუძუმწოვრები, მაგალითად, კურდღლები

დონე - მტაცებელი ძუძუმწოვრები, მაგალითად, მელა

მცენარეების მიერ ფოტოსინთეზის პროცესში იქმნება ნუტრიენტები, რომლებიც არაორგანული ნივთიერებებისგან (წყალი, ნახშირორჟანგი, მინერალური მარილები და სხვ.) მზის ენერგიის გამოყენებით წარმოქმნიან ორგანულ ნივთიერებებს და ჟანგბადს, ასევე ატფ-ს. მზის გამოსხივების ელექტრომაგნიტური ენერგიის ნაწილი შემდეგ გარდაიქმნება სინთეზირებული ორგანული ნივთიერებების ქიმიური ბმების ენერგიად.

ფოტოსინთეზის დროს წარმოქმნილ ყველა ორგანულ ნივთიერებას ეწოდება მთლიანი პირველადი წარმოება (GPP). მთლიანი პირველადი წარმოების ენერგიის ნაწილი იხარჯება სუნთქვაზე, რის შედეგადაც იქმნება წმინდა პირველადი წარმოება (NPP), რომელიც არის სწორედ ის ნივთიერება, რომელიც შედის მეორე ტროფიკულ დონეზე და გამოიყენება კურდღლების მიერ.

დაე, ასაფრენი ბილიკი იყოს ენერგიის 200 ჩვეულებრივი ერთეული, ხოლო მცენარეების სუნთქვის ხარჯები (R) იყოს 50%, ე.ი. ენერგიის 100 ჩვეულებრივი ერთეული. მაშინ წმინდა პირველადი წარმოება ტოლი იქნება: NPP = WPP - R (100 = 200 - 100), ე.ი. მეორე ტროფიკულ დონეზე კურდღელი მიიღებს 100 ჩვეულებრივ ერთეულ ენერგიას.

თუმცა, სხვადასხვა მიზეზის გამო, კურდღლებს შეუძლიათ მოიხმარონ ატომური ელექტროსადგურის მხოლოდ გარკვეული ნაწილი (წინააღმდეგ შემთხვევაში, ცოცხალი მატერიის განვითარების რესურსები გაქრება), მაგრამ მისი მნიშვნელოვანი ნაწილი, მკვდარი ორგანული ნარჩენების სახით (მცენარეების მიწისქვეშა ნაწილები). , ღეროების, ტოტების და ა.შ. ხისტი მერქანი.) კურდღლებს არ შეუძლიათ ჭამა. ის შედის დეტრიტუსის კვებით ჯაჭვებში და (ან) იშლება დამშლელებით (F). მეორე ნაწილი მიდის ახალი უჯრედების აშენებაზე (პოპულაციის ზომა, კურდღლების ზრდა - P) და ენერგეტიკული მეტაბოლიზმის ან სუნთქვის (R) უზრუნველყოფა.

ამ შემთხვევაში, ბალანსის მიდგომის მიხედვით, ენერგიის მოხმარების საბალანსო განტოლება (C) ასე გამოიყურება: C = P + R + F, ე.ი. მეორე ტროფიკულ დონეზე მიღებული ენერგია, ლინდემანის კანონის მიხედვით, დაიხარჯება მოსახლეობის ზრდისთვის - P - 10%, დარჩენილი 90% დაიხარჯება სუნთქვაზე და მოუნელებელი საკვების ამოღებაზე.

ამრიგად, ეკოსისტემებში ტროფიკული დონის ზრდით, ხდება ცოცხალი ორგანიზმების სხეულებში დაგროვილი ენერგიის სწრაფი შემცირება. აქედან ირკვევა, თუ რატომ იქნება ყოველი მომდევნო დონე ყოველთვის წინაზე ნაკლები და რატომ არ შეიძლება კვების ჯაჭვებს ჩვეულებრივ ჰქონდეს 3-5 (იშვიათად 6) რგოლზე მეტი, ხოლო ეკოლოგიური პირამიდები არ შეიძლება შედგებოდეს დიდი რაოდენობით სართულებისგან: საბოლოო ჯამში. კვებითი ჯაჭვის რგოლი ისევე, როგორც ეკოლოგიური პირამიდის ზედა სართულზე მიიღებს იმდენად მცირე ენერგიას, რომ არ იქნება საკმარისი ორგანიზმების რაოდენობის გაზრდის შემთხვევაში.

ტროფიკული დონეების სახით დაკავშირებული ორგანიზმების ჯგუფების ასეთი თანმიმდევრობა და დაქვემდებარება არის მატერიისა და ენერგიის ნაკადი ბიოგეოცენოზში, მისი ფუნქციური ორგანიზაციის საფუძველი.

თითოეული ეკოსისტემა რამდენიმესგან შედგება ტროფიკული (საკვები) დონეებიგარკვეული სტრუქტურის ფორმირება. ტროფიკული სტრუქტურაჩვეულებრივ გამოსახულია როგორც ეკოლოგიური პირამიდები.

1927 წელს ამერიკელმა ეკოლოგმა და ზოოლოგმა ჩარლზ ელტონმა შემოგვთავაზა გრაფიკული მოდელიეკოლოგიური პირამიდა. პირამიდის საფუძველი არის პირველი ტროფიკული დონე, რომელიც შედგება მწარმოებლებისგან. ზემოთ მოცემულია სხვადასხვა შეკვეთის მომხმარებლების დონეები. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ეკოლოგიური პირამიდის შეხედვით, ჩვენ გვესმის, თუ როგორ არის დაკავშირებული მისი ყველა წევრი მოცემულ ეკოსისტემაში რამდენიმე ფაქტორის მიხედვით.

დონეები ნაჩვენებიაეკოლოგიური პირამიდა რამდენიმე მართკუთხა ან ტრაპეციული იარუსის სახით, რომელთა ზომა დაკავშირებულია ან კვებითი ჯაჭვის თითოეულ დონეზე მონაწილეთა რაოდენობასთან, ან მათ მასასთან, ან ენერგიასთან.

სამი სახის ეკოლოგიური პირამიდები

1. რიცხვების პირამიდა (ან ნომრები) გვეუბნება ცოცხალი ორგანიზმების რაოდენობას თითოეულ დონეზე. მაგალითად, ერთი ბუს გამოსაკვებად საჭიროა 12 თაგვი, მათ კი, თავის მხრივ, 300 ყური ჭვავის სჭირდებათ. ხშირად ხდება ასერიცხვთა პირამიდა შებრუნებულია (ასეთ პირამიდას სხვაგვარად შებრუნებულს უწოდებენ). მას შეუძლია აღწეროს, ვთქვათ, ტყის კვების ჯაჭვი, რომელშიც ხეები არიან მწარმოებლები, ხოლო მწერები - ძირითადი მომხმარებლები. ერთი ხე არის საკვები ათასობით მწერისთვის.

2. ბიომასის პირამიდა აღწერს რამდენიმე ორგანიზმის მასების თანაფარდობატროფიკული დონეები. როგორც წესი, ხმელეთზე ბიოცენოზებში მწარმოებელთა მასა გაცილებით მეტია, ვიდრე კვებითი ჯაჭვის ყოველი მომდევნო რგოლში, ხოლო პირველი დონის მომხმარებელთა მასა აღემატება მეორე დონის მომხმარებელთა მასას და ა.შ.

წყლის ეკოსისტემებს ასევე შეიძლება ახასიათებდეს ინვერსიული ბიომასის პირამიდები, რომლებშიც მომხმარებელთა მასა მწარმოებელთა მასაზე მეტია. ოკეანის ზოოპლანქტონი, რომელიც ფიტოპლანქტონით იკვებება, მას მთლიანი მასით ბევრად აღემატება. როგორც ჩანს, შეწოვის ასეთი სიჩქარით, ფიტოპლანქტონი უნდა გაქრეს, თუმცა, მას გადაარჩენს ზრდის მაღალი ტემპი.

3. ენერგეტიკული პირამიდა იკვლევს ენერგიის ნაკადის რაოდენობა კვების ჯაჭვში საბაზისო დონიდან უმაღლესამდე. ბიოცენოზის სტრუქტურა დიდად არის დამოკიდებული საკვების წარმოების სიჩქარეზე ყველა ტროფიკულ დონეზე. ამერიკელმა მეცნიერმა რაიმონდ ლინდემანმა აღმოაჩინა, რომ მის მიერ მიღებული ენერგიის 90%-მდე იკარგება თითოეულ დონეზე (ე.წ. "10%-ის კანონი").

რატომ გვჭირდება ეკოლოგიური პირამიდები?

რიცხვებისა და ბიომასის პირამიდები აღწერს ეკოსისტემას მის სტატიკაში, რადგან ისინი ითვლის ეკოსისტემაში მონაწილეთა რაოდენობას ან მასას გარკვეული პერიოდის განმავლობაში. ისინი არ არიან გამიზნული ეკოსისტემის ტროფიკული სტრუქტურის შესახებ ინფორმაციის მიწოდებაზე დინამიკაში, თუმცა, ისინი საშუალებას იძლევა გადაჭრას პრობლემები, რომლებიც დაკავშირებულია ეკოსისტემის სტაბილურობის შენარჩუნებასთან და შესაძლო საფრთხეების პროგნოზირებასთან.

სტაბილურობის დარღვევის კლასიკური მაგალითია კურდღლების იმპორტი ავსტრალიის კონტინენტზე. გამრავლების მაღალი სიჩქარის გამო, მათი რაოდენობა იმდენად დიდი გახდა, რომ ზიანი მიაყენა სოფლის მეურნეობას, ართმევდა საკვებს ცხვრებსა და პირუტყვს - ამდენად, მხოლოდ ერთი სახეობა.მომხმარებლებმა (კურდღლებმა) ამ ეკოსისტემაში მწარმოებლის (ბალახის) მონოპოლიზირება მოახდინეს.

ენერგეტიკული პირამიდაზემოაღნიშნული პირამიდებისგან განსხვავებით, დინამიურია, ის გადმოსცემს ენერგიის რაოდენობის გავლის სიჩქარეს ყველა ტროფიკულ დონეზე. მისი ამოცანაა ფუნქციონალური ორგანიზაციის წარმოდგენაეკოსისტემები.