Трофічну структуру біоценозу зазвичай відображають графічними моделями у вигляді екологічних пірамід. Такі моделі розробив у 1927 р. англійський зоолог Ч. Елтон.

Екологічні піраміди - це графічні моделі (як правило, у вигляді трикутників), що відображають число особин (піраміда чисел), кількість їх біомаси (піраміда біомас) або укладеної в них енергії (піраміда енергії) на кожному трофічному рівні і вказують на зниження всіх показників з підвищенням трофічного рівня.

Розрізняють три типи екологічних пірамід.

Піраміда чисел

Піраміда чисел(чисельностей) відбиває чисельність окремих організмів кожному рівні. В екології піраміда чисельностей використовується рідко, тому що через велику кількість особин на кожному трофічному рівні дуже важко відобразити структуру біоценозу в одному масштабі.

Щоб усвідомити, що таке піраміда чисел, наведемо приклад. Припустимо, що на основі піраміди 1000 т трави, масу якої становлять сотні мільйонів окремих травинок. Цією рослинністю зможуть прогодуватися 27 млн ​​коників, яких, у свою чергу, можуть вживати близько 90 тис. жаб. Самі жаби можуть служити їжею 300 форелів у ставку. А ця кількість риби може з'їсти за рік одна людина! Таким чином, на основі піраміди кілька сотень мільйонів травинок, а на її вершині — одна людина. Такою є наочна втрата речовини та енергії при переході з одного трофічного рівня на інший.

Іноді трапляються винятки з правила пірамід, і тоді ми маємо справу з перевернутою пірамідою чисел.Це можна спостерігати у лісі, де на одному дереві живуть комахи, якими харчуються комахоїдні птахи. Таким чином, чисельність продуцентів менша, ніж консументів.

Піраміда біомас

Піраміда біомасспіввідношення між продуцентами та консументами, виражене в їх масі (загальній сухій вазі, енергоутриманні або іншій мірі загальної живої речовини). Зазвичай у наземних біоценозах загальна вага продуцентів більша, ніж консументів. У свою чергу, загальна вага консументів першого порядку більша, ніж консументів другого порядку, тощо. Якщо організми не надто різняться за розмірами, то на графіку, як правило, виходить ступінчаста піраміда з верхівкою, що звужується.

Американський еколог Р. Ріклефс пояснював структуру піраміди біомас так: «У більшості наземних угруповань піраміда біомас подібна до піраміди продуктивності. Якщо зібрати всі організми, що мешкають на якомусь лузі, то вага рослин виявиться набагато більше ваги всіх прямокрилих і копитних, які харчуються цими рослинами. Вага цих рослиноїдних тварин у свою чергу буде більше ваги птахів і котячих, що становлять рівень первинних м'ясоїдних, а ці останні також будуть перевищувати за вагою хижаків, що харчуються ними, якщо такі є. Один лев важить досить багато, але леви зустрічаються настільки рідко, що вага їх, виражена в грамах на 1 м2, виявиться нікчемною».

Як і у випадку з пірамідами чисел, можна отримати так звану звернену (перевернуту) піраміду біомас, коли біомаса продуцентів виявляється менше, ніж консументів, котрий іноді редуцентів, й у підставі піраміди перебувають не рослини, а тварини. Це стосується переважно водних екосистем. Наприклад, в океані при досить високій продуктивності фітопланктону загальна маса його в даний момент може бути меншою, ніж у зоопланктону і кінцевого споживача-консументу (кити, великі риби, молюски).

Піраміда енергії

Піраміда енергіївідображає величину потоку енергії, швидкість проходження маси їжі через харчовий ланцюг. На структуру біоценозу переважно впливає не кількість фіксованої енергії, а швидкість продукування їжі.

Всі екологічні піраміди будуються за одним правилом, а саме: в основі будь-якої піраміди знаходяться зелені рослини, а при побудові пірамід враховується закономірне зменшення від її заснування до вершини чисельності особин (піраміда чисел), їх біомаси (піраміда біомас) і енергії, що проходить через харчові ціни. (Піраміда енергії).

У 1942 р. американський еколог Р. Ліндеман сформулював закон піраміди енергії, згідно з яким з одного трофічного рівня на інший через харчові ціни переходить у середньому близько 10% енергії, що надійшла на попередній рівень екологічної піраміди. Решта енергії витрачається забезпечення процесів життєдіяльності. В результаті процесів обміну організми втрачають у кожній ланці харчового ланцюга близько 90% усієї енергії. Отже, для отримання, наприклад, 1 кг окунів повинно бути витрачено приблизно 10 кг риб'ячої молоді, 100 кг зоопланктону та 1000 кг фітопланктону.

Загальна закономірність процесу передачі енергії така: через верхні трофічні рівні енергії проходить значно менше, ніж нижні. Ось чому великі хижі тварини завжди рідкісні, і немає хижаків, які харчувалися б, наприклад, вовками. У такому разі вони просто не прогодувалися б, настільки вовки нечисленні.

1. Що таке харчова мережа?

Відповідь. Харчовий (трофічний) ланцюг - ряди видів рослин, тварин, грибів та мікроорганізмів, які пов'язані один з одним відносинами: їжа - споживач. Харчова мережа – система взаємозв'язків між харчовими ланцюгами.

2. Які організми належать до продуцентів?

Відповідь. Продуценти – організми, здатні синтезувати органічні речовини з неорганічних, тобто всі автотрофи. Це, в основному, зелені рослини(синтезують органічні речовини з неорганічних у процесі фотосинтезу), проте деякі види бактерій-хемотрофів здатні на чисто хімічний синтезорганіки без сонячного світла.

3. Чим консументи відрізняються від продуцентів?

Питання після § 85

1. Що таке екологічна піраміда? Які процеси у суспільстві вона відображає?

Відповідь. Падіння кількості енергії при переході з одного трофічного рівня на інший (вищий) визначає кількість цих рівнів та співвідношення хижаків та жертв. Підраховано, що на будь-який даний трофічний рівень надходить близько 10% (або трохи більше) енергії попереднього рівня. Тому загальне числотрофічних рівнів рідко буває понад чотири-шість.

Дане явище, зображене графічно, отримало назву екологічна піраміда. Розрізняють піраміду чисельності (особин), піраміду біомаси та піраміду енергії.

Основу піраміди утворюють продуценти (рослини). Над ними розташовуються консументи першого порядку (травоїдні). Наступний рівень становлять консументи другого порядку (хижаки). І так далі до вершини піраміди, яку займають найбільші хижаки. Висота піраміди зазвичай відповідає довжині харчового ланцюга.

Піраміда біомаси показує співвідношення біомаси організмів різних трофічних рівнів, зображених графічно таким чином, що довжина або площа прямокутника, що відповідає певному трофічному рівню, пропорційна його біомасі

2. У чому відмінність пірамід чисельності та енергії?

Відповідь. Екологічні піраміди можна віднести до трьох основних типів:

Піраміди чисельності, що відбивають чисельність окремих організмів; піраміди біомас, що характеризують загальну масу осіб кожного трофічного рівня; піраміди продукції, що характеризують продукцію кожного трофічного рівня.

Піраміди чисельності, як правило, найменш інформативні та показові, оскільки чисельність організмів одного трофічного рівня в екосистемі значною мірою залежить від їх розмірів. Наприклад, маса однієї лисиці дорівнює масі кількох сотень мишей.

Зазвичай чисельність гетеротрофних організмів у екосистемі вище, ніж автотрофних. На одному дереві (перший трофічний рівень) може годуватись до кількох тисяч комах (другий трофічний рівень). З підвищенням трофічного рівня гетеротрофних організмів середні розміри особин які перебувають у ньому зазвичай підвищуються, які чисельність знижується. Тому піраміди чисельності в екосистемах часто мають вигляд новорічної ялинки.

Піраміди біомас набагато краще виражають співвідношення між різними трофічними рівнями екосистеми. Загалом біомаса нижчих рівнів перевищує біомасу вищих. Однак із цього правила є суттєві винятки. Наприклад, у морях біомаса рослиноїдного зоопланктону істотно (іноді в 2 – 3 рази) більше за біомасу фітопланктону, представленого переважно одноклітинними водоростями. Це пояснюється тим, що водорості дуже швидко виїдають зоопланктоном, але від повного виїдання їх оберігає дуже висока швидкість поділу їх клітин.

Найбільш повне уявлення про функціональну організацію екосистем дають піраміди продукцій. При цьому величини продукції кожного трофічного рівня краще представляти в єдиних одиницях виміру, найкраще в енергетичних. У такому разі піраміди продукції будуть пірамідами енергій.

На противагу пірамідам чисельності та біомаси, що відображають статику системи (тобто характеризує кількість організмів в даний момент часу), піраміди продукції характеризують швидкості проходження енергії їжі по трофічних ланцюгах. Якщо правильно враховані всі величини надходження та витрати енергії у трофічному ланцюгу, то відповідно до другого закону термодинаміки піраміди продукції завжди матимуть правильну форму.

Чисельність і біомаса організмів, які можуть підтримувати будь-який рівень у тих чи інших умовах залежить немає кількості фіксованої енергії, наявної нині попередньому рівні (тобто. від біомаси останнього), як від швидкості продукування їжі у ньому.

3. Чому піраміда чисельності може бути прямою та перевернутою?

Відповідь. Якщо швидкість відтворення популяції жертви висока, навіть за низької біомасі така популяція може бути достатнім джерелом їжі для хижаків, мають більш високу біомасу, але низьку швидкість відтворення. З цієї причини піраміди чисельності або біомаси можуть бути перевернутими, тобто низькі трофічні рівні можуть мати меншу щільність і біомасу, ніж вищі рівні.

Наприклад, на одному дереві можуть жити і годуватись безліч комах (перевернута піраміда чисельності). Перевернута піраміда біомаси властива морським екосистемам, де первинні продуценти (фітопланктонні водорості) дуже швидко діляться, а їх споживачі (зоопланктонні ракоподібні) набагато більші, але розмножуються значно повільніше. Морські хребетні мають ще більшу масу та тривалий цикл відтворення.

Розрахуйте частку енергії, що надійшла на 5-й трофічний рівень, за умови, що її загальна кількість на 1-му рівні становила 500 одиниць.

Відповідь. Перший рівень – 500, другий – 50, третій – 5, четвертий – 0,5, п'ятий – 0,05 одиниць.

Екологічні піраміди.

Трофічні ланцюги теоретично можуть складатися з великої кількостіланок, але практично не перевищують 5-6 ланок, оскільки в результаті дії другого закону термодинамікиенергія швидко розсіюється.

Другий закон термодинаміки відомий також як закон збільшення ентропії(грец. entropiaповорот, перетворення). Відповідно до цього закону енергія не може бути створена або знищена - вона передається від однієї системи до іншої і перетворюється з однієї форми на іншу.

У трофічних ланцюгах кількість рослинної речовини, що служить основою ланцюга живлення, приблизно в 10 разів більше, ніж маса рослиноїдних тварин, і кожен наступний харчовий рівень також має масу в 10 разів менше. Ця закономірність отримала назву правила 10%: на наступний трофічний рівень передається в середньому не більше ніж 1/10 енергії, що надійшла з попереднього рівня. Тому, якщо в рослинах накопичується близько одного відсотка сонячної енергії, то, наприклад, на 4-му трофічному рівні її частка становитиме лише 0,001%.

Трофічні ланцюгиявляють собою дуже нестійкі системи оскільки випадкове випадання будь-якої ланки руйнує весь ланцюг. Стійкість природних співтовариств забезпечується наявністю складних розгалужених багатовидових. трофічних мереж . У таких мережах при випаданні будь-якої ланки енергія починає переміщатися обхідними шляхами. Чим більше видів у біогеоценозі, тим він надійніший і стійкіший.

Для наочного уявлення про величину коефіцієнта передачі енергії з рівня на рівень у ланцюгах живлення екосистем використовують екологічні піраміди кількох видів.

Екологічна піраміда –це графічне (або діаграмне) уявлення співвідношення між обсягами органічної речовиниабо енергії на сусідніх рівнях у трофічному ланцюгу.

Графічну модель піраміди розробив 1927 р. американський зоолог Чарльз Елтон.

Підставою піраміди є перший трофічний рівень – рівень продуцентів, а наступні «поверхи» піраміди утворені наступними рівнями – консументами різних порядків. Висота всіх блоків однакова, а довжина пропорційна числу, біомасі чи енергії на відповідному рівні. Розрізняють три способи побудови екологічних пірамід

Найбільшого поширення набули такі види екологічних пірамід:

Піраміди чисел Елтона;

Піраміди біомас;

Піраміди енергії.

Принцип Ліндемана. У 1942 р. на основі узагальнення великого емпіричного матеріалу американський еколог Ліндеман сформулював принцип перетворення біохімічної енергії в екосистемах, який отримав в екологічній літературі назву закону 10%.

Принцип Ліндемана 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% енергії, що надійшла на попередній рівень екологічної піраміди. Решта 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 їхньої життєдіяльності.

Піраміди чисел Елтонавидаються у вигляді середньої кількості особин , необхідних харчування організмів, що знаходяться на наступних трофічних рівнях.

Піраміда чисел(чисельностей) відбиває чисельність окремих організмів кожному рівні (рис. 35).

Наприклад, щоб прогодувати одного вовка, необхідно, Крайній мірікілька зайців, на яких він міг би полювати; щоб прогодувати цих зайців, потрібна досить велика кількість різноманітних рослин.

Наприклад,для подання трофічного ланцюга:

ЛИСТ ДУБА – ГУСЕНИЦЯ – СИНИЦЯ

піраміда чисел для однієї синиці (третій рівень) зображує кількість гусениць (другий рівень), яких вона поїдає за певний час, наприклад, за один світловий день. На першому рівні піраміди зображується стільки листя дуба, скільки потрібно для корму кількості гусениць, які показані на другому рівні піраміди

Піраміди біомас та енергіївиражають співвідношення кількості біомаси чи енергії кожному трофічному рівні.

Піраміда біомас заснована на відображенні результатів зважування сухої маси органічної речовини на кожному рівні, а піраміда енергії – на розрахунках біохімічної енергії, що передається з нижчого на вищий рівень. Ці рівні на графіку піраміди біомас (або енергії) зображують у вигляді прямокутників рівної висоти, ширина яких пропорційна величині біомаси, що передається на кожен наступний (вищий) рівень досліджуваного трофічного ланцюга.

ТРАВА (809) – ТРОЯДНІ (37) – ПЛОТОЯДНІ-1 (11) – ПЛОТОЯДНІ-2 (1,5),

де у круглих дужках вказані величини сухої біомаси (г/кв. м).

2. Піраміда біомас – співвідношення мас організмів різних трофічних рівнів. Зазвичай у наземних біоценозах загальна маса продуцентів більша, ніж кожної наступної ланки. У свою чергу, загальна маса консументів першого порядку більша, ніж консументів другого порядку тощо. Якщо організми не дуже розрізняються за розмірами, то на графіці зазвичай виходить ступінчаста піраміда з верхівкою, що звужується. Так, для утворення 1 кг яловичини потрібно 70-90 кг свіжої трави.

У водних екосистемах можна також отримати звернену, або перевернуту, піраміду біомас, коли біомаса продуцентів виявляється меншою, ніж консументів, а іноді і редуцентів. Наприклад, в океані при досить високій продуктивності фітопланктону його загальна маса в даний момент може бути меншою, ніж у споживачів-консументів (кити, великі риби, молюски)

Піраміди чисел та біомас відображають статикусистеми, т. е. характеризують кількість чи біомасу організмів у певний проміжок часу. Вони не дають повної інформації про трофічну структуру екосистеми, хоча дозволяють вирішувати низку 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 їх нормального відтворення.

3. Піраміда енергіївідображає величину потоку енергії, швидкість проходження маси їжі через харчовий ланцюг. На структуру біоценозу більшою мірою впливає не кількість фіксованої енергії, а швидкість продукування їжі (Рис. 37).

Встановлено, що максимальна величина енергії, що передається на наступний трофічний рівень, може в деяких випадках становити 30% попереднього, і це в кращому випадку. У багатьох біоценозах, харчових ланцюгах величина енергії, що передається, може становити всього лише 1 %.

Рис. 37. Піраміда енергії: потік енергії через пасовищний харчовий ланцюг (всі цифри дані в кДж на метр у квадраті помножене на рік)

Зауважимо, що екологічні піраміди є наочною ілюстрацією принципу Ліндемана і з їхньою допомогою відображається суттєва особливістьенергетичних процесів в екосистемах, а саме: через порівняно малу частку енергії (в середньому приблизно десята частина), що передається на наступний рівень, дуже мало енергії залишається в екосистемі, а решта повертається в геосферу. Так, при 4-рівневому трофічному ланцюгу лише десятитисячна частка біохімічної енергії залишається в екосистемі. Незначна частка енергії, що залишається в екосистемі, пояснює, чому в реальних природних екосистемахтрофічні ланцюги мають трохи більше 5–6 рівнів.

Природа дивовижна та різноманітна, і в ній все взаємопов'язане та врівноважене. Число особин будь-яких видів тварин, комах, риб постійно регулюється.

Неможливо уявити, щоб чисельність будь-якого виду особин постійно зростала. Щоб такого не відбувалося, існує природний відбір та багато інших факторів довкілля, що постійно регулюють цю чисельність. Всі ви, напевно, чули такий вираз, як екологічна піраміда. Що це таке? Які види екологічних пірамід існують? На яких правилах вона ґрунтується? Відповіді на ці та інші питання ви отримаєте нижче.

Екологічна піраміда - це... Визначення

Отже, всім відомо, що в біології існують харчові ланцюги, коли одні тварини, зазвичай хижаки, харчуються іншими тваринами.

Екологічна піраміда - це приблизно така сама система, але, у свою чергу, набагато глобальніша. Що вона є? Екологічна піраміда - це така собі система, що відбиває у своєму складі чисельність істот, масу особин і плюс енергію, закладену у яких кожному рівні. Особливість ще у тому, що з підвищенні кожного рівня показники значно знижуються. До речі, саме з цим і пов'язане правило екологічної піраміди. Перш ніж говорити про нього, варто зрозуміти, як виглядає ця схема.

Правило піраміди

Якщо уявити її схематично на малюнку, це буде щось схоже з пірамідою Хеопса: чотирикутна пірамідаіз загостреною верхівкою, де зосереджено найменшу кількість особин.

Правило екологічної піраміди визначає одну дуже цікаву закономірність. Вона полягає в тому, що основа екологічної піраміди, а саме рослинність, що становить основу харчування, десь удесятеро більша, ніж маса тварин, що харчуються рослинною їжею.

При цьому кожен наступний рівень теж у десять разів менший за попередній. Так і виходить, що крайній верхній рівень містить найменшу масу та енергію. Що дає нам ця закономірність?

Роль правила піраміди

З правила екологічної піраміди можна вирішити безліч завдань. Наприклад, скільки орлів може зрости, коли є певна кількість зерна, коли в ланцюзі живлення беруть участь жаби, змії, коники та орел.

Виходячи з того, що на вищий рівеньпереноситься лише 10 % енергії, можна легко вирішувати подібні завдання. Що таке екологічні піраміди, ми дізналися, виявили їхнє правило і закономірності. А ось про те, які екологічні піраміди існують у природі, ми зараз і поговоримо.

Види екологічних пірамід

Існує три види пірамід. З початкового визначення, вже можна дійти невтішного висновку, що вони пов'язані з числом особин, їх біомасою і енергією, що у них. Загалом про все по порядку.

Піраміда чисел

Назва говорить сама за себе. Ця піраміда відбиває число особин, що є всіх рівнях окремо. Але слід зазначити, що в екології вона застосовується досить рідко, тому що на одному рівні знаходиться дуже велика кількість особин, і дати повну структуру біоценозу досить важко.

Все це набагато легше подати на одному конкретному прикладі. Допустимо, в основі піраміди лежить 1000 тонн зелених рослин. Цю рослинність поїдають коники. Їхня кількість, наприклад, становить десь близько тридцяти мільйонів. Дев'яносто тисяч жаб здатні споживати всіх цих коників. Самі ж жаби є їжею 300 форелей. Така кількість риби одна людина здатна з'їсти протягом року. Що в нас виходить? А виходить те, що в основі піраміди мільйони трав, а на верхівці піраміди лише одна людина.

Саме тут ми можемо спостерігати, як, під час переходу з рівня на кожний наступний показники знижуються. Зменшується маса, кількість особин, знижується енергія, що міститься в них. Не можна не згадати і те, що трапляються винятки. Допустимо, іноді бувають звернені екопіраміди чисел. Припустимо, у лісі на певному дереві мешкають комахи. Ними харчуються всі комахоїдні птахи.

Піраміда біомаси

Друга схема – це піраміда біомаси. Вона теж є співвідношенням. Але в даному випадку це співвідношення мас. Як правило, маса в основі піраміди завжди набагато більша, ніж на найвищому трофічному рівні, а маса другого рівня вище, ніж маса третього рівня, і так далі. Якщо організми на різних трофічних рівнях не особливо відрізняються за розмірами, то на малюнку це якраз і виглядає як чотирикутна піраміда, що звужується догори. Один з американських учених пояснював структуру даної піраміди на наступному прикладі: вага рослинності на лузі набагато більша, ніж маса особин, які споживають ці рослини, вага рослиноїдних вище ваги м'ясоїдних першого рівня, вага останніх вище ваги м'ясоїдних другого рівня і так далі.

Наприклад, один лев важить досить багато, але ця особина зустрічається настільки рідко, що, порівняно з масою інших особин, його власна маса мізерно мала. Винятки зустрічаються і в таких пірамідах, коли маса продуцентів менша порівняно з масою консументів. Розглянемо це з прикладу водної системи. Маса фітопланктону, навіть з огляду на високу продуктивність, менша, ніж маса споживачів, наприклад китів. Такі піраміди звуться перевернутих чи звернених.

Піраміда енергії

Ну і нарешті, третій вид екологічної піраміди – енергетична. Вона відбиває швидкість, з якою маса їжі проходить через ланцюг, і навіть величину цієї енергії. Цей закон було сформульовано Р. Ліндеманом. Саме він довів, що зі зміною трофічного рівня переходить лише 10% енергії, яка перебувала на попередньому рівні.

Початковий відсоток енергії завжди становить 100%. Але якщо на наступний трофічний рівень переходить лише десята частина, то куди подіється більша частина енергії? Основна її частина, а саме 90%, витрачається особинами на забезпечення всіх процесів життєдіяльності. Таким чином, тут також існує певна закономірність. Через верхні трофічні рівні, де менша маса та кількість особин, енергії протікає також значно менша частина, ніж її проходить через нижчі рівні. Саме цим можна пояснити той факт, що хижаків не така велика кількість.

Недоліки та переваги екологічних пірамід

Незважаючи на кількість різних видівпрактично кожен з них має ряд мінусів. Це, наприклад, піраміди чисел та біомаси. У чому їх недолік? Справа в тому, що побудова першої викликає деякі труднощі, якщо розкид чисельності різних рівнів дуже великий. Але вся складність полягає не лише у цьому.

Піраміда енергії здатна порівнювати продуктивність, оскільки враховує найважливіший фактор часу. Ну і, звичайно, варто сказати, що така піраміда ніколи не виявляється перевернутою. Завдяки цьому вона є певним стандартом.

Роль екологічної піраміди

Екологічна піраміда - те, що допомагає нам зрозуміти структуру біоценозу, описати стан системи. Також ці схеми допомагають щодо допустимої кількості вилову риби, числа відстрілу тварин.

Все це потрібно для того, щоб не порушити загальну цілісність та стійкість екології. Піраміда, у свою чергу, допомагає нам зрозуміти організацію функціональних угруповань, а також порівнювати різні екосистеми за їх продуктивністю.

Екологічна піраміда як співвідношення ознак

Виходячи з перелічених вище видів, можна дійти невтішного висновку, що екологічна піраміда - це певне співвідношення показників, що з чисельністю, масою і енергією. Рівні екологічної піраміди різні за всіма ознаками. Вищі показники мають нижчі рівні, і навпаки. Не варто забувати і про перевернуті схеми. Тут консументи перевершують продуцентів. Але в цьому немає нічого дивного. Природа має свої закони, винятки можуть бути будь-де.

Енергетична піраміда найбільш проста та надійна, тому що враховує найважливіший тимчасовий фактор. Завдяки цьому саме її прийнято вважати певним стандартом. Роль екологічних пірамід дуже велика підтримки балансу природних екосистемта забезпечення їх стійкості.

Кожна екосистема складається з кількох трофічних (харчових) рівнів, що складаються у певну структуру. Трофічну структуруприйнято зображати у вигляді екологічних пірамід

У 1927 році американський еколог та зоолог Чарлз Елтон запропонував графічну модельекологічної піраміди Базою піраміди є перший трофічний рівень, що складається із продуцентів. Вище розташовані рівні консументів різних порядків. Інакше кажучи, дивлячись на екологічну піраміду, ми розуміємо, як у цій екосистемі співвідносяться всі її члени з кількох чинників.

Зображуються рівніекологічної піраміди у вигляді кількох прямокутних або трапецієподібних ярусів, розмір яких співвіднесений або з кількістю учасників кожного рівня харчового ланцюга, або з їхньою масою, або з енергією.

Три види екологічних пірамід

1. Піраміда чисел (або чисельності) повідомляє нам кількість живих організмів кожному рівні. Наприклад, для харчування однієї сови потрібно 12 мишей, а їм, у свою чергу, потрібно 300 колосків жита. Нерідко трапляється, щопіраміда чисел перевернута (таку піраміду інакше називають зверненою). Вона може описувати, скажімо, лісовий харчовий ланцюг, у якому продуцентами виступають дерева, а первинними консументами – комахи. Одне дерево є їжею для міріадів комах.

2. Піраміда біомас описує співвідношення мас організмів кількохтрофічних рівнів. Як правило, в біоценозах на суші маса продуцентів значно більша, ніж у кожній подальшій ланці харчового ланцюга, а маса консументів першого рівня перевищує масу консументів другого рівня і т.д.

Водні екосистеми також можуть характеризуватись перевернутими пірамідами біомас, у яких маса консументів виявляється більшою, ніж маса продуцентів. Океанічний зоопланктон, який харчується фітопланктоном, набагато перевищує його за сукупною масою. Здавалося б, з такою швидкістю поглинання, фітопланктон мав би зникнути, проте його рятує висока швидкість зростання.

3. Піраміда енергії досліджує величину потоку енергії, що проходить через харчовий ланцюг від базового рівня до найвищого. Структура біоценозу в високого ступенязалежить від швидкості продукування їжі всіх трофічних рівнях. Американський вчений Раймонд Ліндеман з'ясував, що на кожному рівні втрачається до 90% енергії, що надійшла на нього (так званий «Закон 10%»).

Навіщо потрібні екологічні піраміди?

Піраміди чисел та біомасописують екосистему в її статиці, оскільки розраховують кількість чи масу учасників екосистеми за фіксований часовий відрізок. Вони не покликані давати інформацію про трофічну структуру екосистеми в динаміці, проте дозволяють вирішувати завдання, пов'язані зі збереженням стійкості екосистеми, і передбачати можливі небезпеки.

Класичний приклад порушення стійкості – завезення кроликів на Австралійський континент. Через високу швидкість розмноження їх кількість стала настільки величезною, що завдавало шкоди сільському господарству, позбавляючи їжі овець і худобу - таким чином, тільки один видконсументів (кролики) монополізував продуцент (траву) у цій екосистемі.

Піраміда енергії, На відміну від вищеназваних пірамід, динамічна, вона передає швидкість проходження кількості енергії через усі трофічні рівні. Її завдання - дати уявлення про функціональну організаціюекосистеми.