Тайны будущего. Прогнозы на XXI век

Если энергию, которой обладает продуцент (то есть первое звено пищевой цепи), изобразить в виде прямоугольника (кирпича), то он будет служить основанием, фундаментом экологической энергетической пирамиды. Дело в том, что любому пожирателю (фагу) от жертвы, которую он пожирает, переходит только примерно одна десятая часть энергии. Остальная энергия рассеивается в пространстве. Поэтому энергетический «кирпич» этого фага будет примерно в 10 раз короче (сохраним ширину и высоту всех кирпичей одинаковыми). Положим этот энергетический кирпич первичного пожирателя (первичного консумента) на первый, что находится в фундаменте. Вторичный пожиратель, который питается первичным, получит от него (после него!) тоже примерно десятую часть его энергии. Поэтому третий кирпич (характеризующий энергию вторичного консумента) будет еще в 10 раз короче. Если выстроить кирпичи симметрично, то получится пирамида со ступенями, только весьма условно можно ее рисовать без ступеней, поскольку нет плавного уменьшения энергии. Оно происходит от уровня к уровню скачками, причем очень существенными (примерно в 10 раз). Если вы изображаете энергию на каждом пищевом уровне, то более высокий уровень всегда меньше по величине энергии, чем более низкий пищевой уровень. Кстати, специалисты не говорят «пищевой» уровень, а применяют термин трофический (от греч. трофо — питание). Но суть от этого не меняется.

Строили экологические пирамиды не только по величине энергии на каждом трофическом уровне, но и по численности организмов, а также по количеству вещества (биомассы). При этом рекомендуется биомассу измерять не килограммами, а килокалориями. Но оказалось, что такие экологические пирамиды могут быть передернутыми или вовсе не быть пирамидами. Перевернуты они тогда, когда пожиратель по количеству (по числу особей) или же по величине его общей биомассы больше, чем тот, кого он пожирает, то есть продуцента, или же пожирателя более низкого уровня. Так бывает. Например, в озерах и морях зимой производителя энергии (продуцента), то есть фитопланктона, меньше по массе, чем зоопланктона. Значит, вышележащий кирпич будет больше нижележащего. Только летом, в период весеннего «цветения», фитопланктона по массе больше, чем зоопланктона.

Исходя из сказанного, специалисты-экологи рекомендуют не очень обольщаться пирамидами численности и биомассы, тогда как пирамиды энергии считают очень показательными в смысле описания пищевой (трофической) структуры данного сообщества организмов. В сущности, это так и есть, поскольку энергия характеризуется скоростью прохождения массы пищи через пищевую цепь. Поэтому на ее форму не оказывают влияния ни изменение размеров различных особей в сообществе, ни интенсивность потребления ими пищи. Последние моменты сказываются на форме пирамид численности и биомассы. Таким образом, каждое сообщество особей, участвующих в единых пищевых цепочках, может успешно характеризоваться энергетической пирамидой. Она отражает трофическую (пищевую) структуру сообщества.

Трофическая структура сообщества является его фундаментальным свойством, которое весьма устойчиво. Так, если, например, в результате пожара или по другим причинам нарушилось соотношение между хищником и его жертвой — травоядным животным, то оно восстанавливается еще до того, как все виды, которые имелись здесь до бедствия, успеют восстановиться. Таким бедствием, конечно, может быть и обработка инсектицидом.

Что же касается размеров особей сообщества, о которых говорилось выше, то небезынтересно будет узнать, что чем меньше размеры особи, тем больше необходимо пищи (энергии), чтобы его прокормить (конечно, на единицу массы). Взрослому человеку требуется меньше пищи (в пересчете на один килограмм его массы), чем грудному ребенку. Чем меньше животное, тем больше его метаболизм. Но чем меньше организмы, тем они проворнее. Было установлено, что при внесении органики количество рассеиваемой энергии увеличилось в 15 раз, хотя численность бактерий и грибов, ответственных за это, увеличилось менее чем в 2 раза.

Чтобы справиться с этой задачей, им пришлось быстрее «проворачивать» энергию. Более крупные организмы — простейшие — уже на это неспособны, не позволяют размеры. Поэтому их численность возросла существенно. Из сказанного выше ясно, почему размер урожая биомассы на корню (который выражают в общей сухой массе или общей калорийности всех организмов, которые присутствуют в данный момент времени) существенно зависит от размеров особей, составляющих сообщество. Кстати, поток энергии через пищевую цепь при этом сохраняется постоянным. Таким образом, чем крупнее организм, тем выше биомасса («урожай») на корню. Например, урожай бактерий, имеющихся в любой данный момент, будет гораздо ниже урожая рыбы или же млекопитающих, несмотря на то, что эти группы, возможно, используют одинаковое количество энергии.