Экологическая пирамида ( также трофическая пирамида , пирамида Элтона , энергетическая пирамида или иногда пищевая пирамида ) — это графическое представление, предназначенное для отображения биомассы или биопродуктивности на каждом трофическом уровне экосистемы .
Пирамида энергии показывает, сколько энергии сохраняется в виде новой биомассы с каждого трофического уровня, в то время как пирамида биомассы показывает, сколько биомассы (количество живой или органической материи, присутствующей в организме) присутствует в организмах. Существует также пирамида чисел, представляющая количество отдельных организмов на каждом трофическом уровне. Пирамиды энергии обычно вертикальны, но другие пирамиды могут быть перевернуты (пирамида биомассы для морского региона) или принимать другие формы (веретенообразная пирамида).
Экологические пирамиды начинаются с производителей внизу (например, растений) и продолжаются через различные трофические уровни (например, травоядные, которые питаются растениями, затем плотоядные, которые питаются плотью, затем всеядные, которые питаются как растениями, так и плотью, и т. д.). Самый высокий уровень — вершина пищевой цепи .
Биомассу можно измерить с помощью бомбового калориметра .
Пирамида энергии или пирамида производительности 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 цепь . Типичные единицы — граммы на квадратный метр в год или калории на квадратный метр в год. Как и в других случаях, этот график показывает производителей внизу и более высокие трофические уровни вверху.
Когда экосистема здорова, этот график создает стандартную экологическую пирамиду . Это происходит потому, что для того, чтобы экосистема могла поддерживать себя, на нижних трофических уровнях должно быть больше энергии, чем на верхних трофических уровнях. Это позволяет организмам на нижних уровнях не только поддерживать стабильную популяцию, но и передавать энергию вверх по пирамиде. Исключением из этого обобщения является случай, когда части пищевой сети поддерживаются ресурсами извне местного сообщества . Например, в небольших лесных ручьях объем верхних уровней больше, чем может поддерживаться местной первичной продукцией .
Энергия обычно поступает в экосистемы от Солнца. Первичные производители в основании пирамиды используют солнечное излучение для питания фотосинтеза , который производит пищу. Однако большинство длин волн солнечного излучения не могут быть использованы для фотосинтеза , поэтому они отражаются обратно в космос или поглощаются в другом месте и преобразуются в тепло. Только 1-2 процента энергии от солнца поглощаются процессами фотосинтеза и преобразуются в пищу. [1] Когда энергия передается на более высокие трофические уровни, в среднем только около 10% используется на каждом уровне для создания биомассы, становясь запасенной энергией. Остальное идет на метаболические процессы, такие как рост, дыхание и воспроизводство. [2]
Преимущества пирамиды энергии как представления:
Недостатки пирамиды энергии как представления:
Пирамида биомассы показывает связь между биомассой и трофическим уровнем путем количественной оценки 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 — граммы на квадратный метр или калории на квадратный метр. Пирамида биомассы может быть «перевернутой». Например, в экосистеме пруда постоянный урожай фитопланктона , основных производителей , в любой заданной точке будет ниже массы гетеротрофов , таких как рыбы и насекомые. Это объясняется тем, что фитопланктон размножается очень быстро , но имеет гораздо более короткую индивидуальную жизнь.
Пирамида чисел графически показывает популяцию или численность в терминах 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, она будет перевернутой, если жуки питаются отходами лесных деревьев, или паразиты питаются крупными животными-хозяевами.
Концепция пирамиды чисел («пирамида Элтона») была разработана Чарльзом Элтоном (1927). [3] Позднее она была выражена в терминах биомассы Боденхаймером (1938). [4] Идея пирамиды производительности или энергии опирается на работы Г. Эвелин Хатчинсон и Рэймонда Линдемана (1942). [5] [6]