Экологическая пирамида (также трофическая пирамида , Эльтонианская пирамида , энергетическая пирамида или иногда пищевая пирамида ) — это графическое представление, предназначенное для отображения биомассы или биопродуктивности на каждом трофическом уровне в экосистеме .
Пирамида энергии показывает, сколько энергии сохраняется в виде новой биомассы с каждого трофического уровня, а пирамида биомассы показывает, сколько биомассы (количества живого или органического вещества, имеющегося в организме) присутствует в организмах. Существует также пирамида чисел, представляющая количество отдельных организмов на каждом трофическом уровне. Энергетические пирамиды обычно находятся в вертикальном положении, но другие пирамиды могут быть перевернутыми (пирамида биомассы для морского региона) или принимать другие формы (веретенообразная пирамида).
Экологические пирамиды начинаются с продуцентов внизу (например, растений) и проходят через различные трофические уровни (например, травоядные, поедающие растения, затем плотоядные, поедающие плоть, затем всеядные, поедающие и растения, и плоть, и так далее). Самый высокий уровень – это вершина пищевой цепи .
Биомасса может быть измерена с помощью бомбового калориметра .
Пирамида энергии или пирамида продуктивности показывает производство или оборот (скорость, с которой энергия или масса передаются с одного трофического уровня на другой) биомассы на каждом трофическом уровне. Вместо того, чтобы показывать один моментальный снимок во времени, пирамиды производительности показывают поток энергии через пищевую цепочку . Типичными единицами измерения являются граммы на квадратный метр в год или калории на квадратный метр в год. Как и на других, на этом графике производители показаны внизу, а более высокие трофические уровни вверху.
Когда экосистема здорова, этот график представляет собой стандартную экологическую пирамиду . Это связано с тем, что для того, чтобы экосистема могла поддерживать себя, на более низких трофических уровнях должно быть больше энергии, чем на более высоких трофических уровнях. Это позволяет организмам на нижних уровнях не только поддерживать стабильную популяцию, но и передавать энергию вверх по пирамиде. Исключением из этого обобщения являются случаи, когда части пищевой сети поддерживаются за счет ресурсов, поступающих извне местного сообщества . Например, в небольших лесных ручьях объем более высоких уровней превышает тот, который может быть поддержан местным первичным производством .
Энергия обычно поступает в экосистемы от Солнца. Первичные производители в основании пирамиды используют солнечное излучение для фотосинтеза , в результате которого производится пища. Однако большая часть длин волн солнечного излучения не может быть использована для фотосинтеза , поэтому они отражаются обратно в космос или поглощаются где-то еще и преобразуются в тепло. Только 1–2 процента солнечной энергии поглощается фотосинтетическими процессами и преобразуется в пищу. [1] Когда энергия передается на более высокие трофические уровни, в среднем только около 10% используется на каждом уровне для создания биомассы, превращаясь в запасенную энергию. Остальное идет на метаболические процессы, такие как рост, дыхание и размножение. [2]
Преимущества пирамиды энергии как представления:
Недостатки пирамиды энергии как представления:
Пирамида биомассы показывает взаимосвязь между биомассой и трофическим уровнем путем количественного определения биомассы, присутствующей на каждом трофическом уровне экологического сообщества в определенное время. Это графическое представление биомассы (общего количества живого или органического вещества в экосистеме), присутствующей на единице площади на разных трофических уровнях. Типичные единицы измерения — граммы на квадратный метр или калории на квадратный метр. Пирамида биомассы может быть «перевернутой». Например, в экосистеме пруда урожай фитопланктона , основных производителей , в любой момент времени будет меньше, чем масса гетеротрофов , таких как рыбы и насекомые. Это объясняется тем, что фитопланктон очень быстро размножается , но имеет гораздо более короткую индивидуальную жизнь.
Пирамида чисел графически показывает популяцию или численность с точки зрения количества отдельных организмов, участвующих на каждом уровне пищевой цепи. Это показывает количество организмов на каждом трофическом уровне без учета их индивидуальных размеров или биомассы. Пирамида не обязательно вертикальная. Например, оно будет обратным, если жуки питаются продуктами лесных деревьев или паразиты питаются крупными животными-хозяевами.
Понятие пирамиды чисел («пирамида Элтона») было разработано Чарльзом Элтоном (1927). [3] Позже Боденхаймер (1938) выразил это понятие через биомассу . [4] Идея пирамиды производительности или энергии основана на работах Дж. Эвелин Хатчинсон и Раймонда Линдемана (1942). [5] [6]