Поток энергии, продукция, экологические пирамиды (продуценты, консументы, трофический уровень)

Вещества в экосистеме совершают круговорот (продуценты → консументы → редуценты → минеральные вещества → продуценты), а энергия проходит однонаправленным потоком: энергия Солнца связывается в фотосинтезе, передаётся по цепи и рассеивается в виде тепла при дыхании. Правило 10 % (правило экологической пирамиды, Р. Линдеман): на следующий трофический уровень переходит ~10 % энергии предыдущего, остальное рассеивается и уходит с неусвоенной пищей; поэтому цепи короткие (4–5 звеньев), а биомасса хищников мала.

Основные показатели экосистемы: биомасса — масса живого вещества на единицу площади; продукция — прирост биомассы за время: первичная (валовая — весь фотосинтез; чистая — за вычетом дыхания продуцентов) и вторичная (прирост консументов). Самые продуктивные экосистемы — влажные тропические леса, коралловые рифы, эстуарии, болота; наименее — пустыни, тундра, открытый океан.

Поток энергии. В отличие от веществ, энергия через экосистему проходит однонаправленно: солнечный свет → органические вещества продуцентов → консументы → тепло, рассеивающееся в пространстве. Поэтому экосистема может существовать только при постоянном притоке энергии извне, а круговорот в строгом смысле касается веществ, а не энергии.

Правило 10 % (Линдемана): с одного трофического уровня на следующий переходит в среднем около 10 % энергии; остальное тратится на дыхание и рассеивается теплом. Отсюда типовые расчёты: если продуценты запасли 10 000 кДж, то консументам I порядка достанется примерно 1000 кДж, II порядка — 100 кДж, III — 10 кДж. По той же причине цепи питания короткие — редко больше 4–5 звеньев, а хищников в экосистеме всегда мало.