Функціональна структура екосистем

Даний тип структури екосистеми є дуже важливим з точки зору взаємодії людини з навколишнім середовищем. Оскільки нехтування даними зв’язками є основною причиною зменшення біологічного різноманіття, а також розвитку екологічних проблем різного рівня.

Кожна екосистема поглинає і трансформує енергію, здійснює кругообіг хімічних елементів завдяки наявності в ній функціонально різних організмів – продуцентів, консументів, редуцентів.

Продуценти (організми-виробники) – рослини. У наземних екосистемах роль продуцентів виконують вищі рослини. Продуценти лісових екосистем різні види хвойних і листяних дерев, чагарників, трав, мохів, лишайників, у степових екосистемах – різні види трав, у водних – водорості.

Консументи діляться на 3 групи:

– консументи 1-го порядку – споживачі, що існують безпосередньо за рахунок продуцентів (рослиноїдні тварини (корова, миша, заєць, карась тощо), а також тварини – паразити рослин);

– консументи 2-го порядку – споживачі, що живляться консументами 1-го порядку (м’ясоїдні, що з’їдають рослиноїдних тварин, та паразити рослиноїдних – лисиця, сова, змія, щука, печінковий сисун, сонечко семикрапкове);

– консументи 3-го порядку – живуть за рахунок консументів 2-го порядку – хижаки (м’ясоїдні, що живляться м’ясоїдними (бурий ведмідь, тунець, кальмар, кашалот) та паразити консументів 2-го порядку).

Щоразу при переході від однієї ланки до іншої розсіюється близько 90% енергії. Якщо допустити, що рослинне угруповання зафіксувало 1% сонячної енергії, то рослиноїдні тварини 0,1% цієї кількості, тобто 10% енергії рослинної органічної маси. Хижак, що живиться травоїдними, одержує 0,0001%, хижак 2-го порядку – 0,0001%, консумент 3-го порядку – 0,00001% засвоєної рослинами сонячної енергії. Вченими було підраховано, що в ґрунти у вигляді мінеральних речовин потрапляє 1/10⁶ енергії Сонця. Вище викладене в екології називають правилом 1 та 10 %: якщо продуценти засвоюють 1 % енергії Сонця, то кожен наступний клас живих організмів засвоює 10 % попереднього.

Рештки рослин і тварин та продукти їх метаболізму використовують для живлення сапрофаги. Редуценти (деструктори) розкладають мертву органіку після сапрофагів, здійснюють постійну мінералізацію органіки і повернення хімічних елементів у неорганічний світ. Мінералізатори – остання, нижня ступінь у каскаді, за яким сонячна енергія тече, постійно зменшуючись. Мінералізатори замикають кругообіг елементів у екосистемі.

Екологічні піраміди. Трофічні взаємовідносини в екосистемах відображають екологічні піраміди. Існує кілька типів екопірамід: живлення (піраміда біомаси, продукції), чисел, енергії.

Піраміда живлення відбиває співвідношення мас органіки. Наприклад, 80300 кг люцерни потрібно для одержання 962 кг телятини, необхідної для досягнення хлопчиком маси 47,2кг.

Піраміда чисел відображає кількість особин на кожному трофічному рівні ланцюга живлення. Наприклад, 20 млн. рослин люцерни потрібно, щоб вигодувати 4,5 телят для харчування хлопчика до 12 років.

Піраміда енергії відображає співвідношення кількості енергії у їжі на кожному трофічному рівні. Наприклад, 6,3 1010калорій (24,46*104кДж) сонячної енергії потрібно для вироблення люцерною органіки, що містить 1,49*107калорій (6,26*104кДж) енергії, необхідної для продукування телятини, що має 1,19*106калорій (5000 кДж). Ця енергія піде на ріст тіла хлопчика, який матиме у 12 років 8,3*109калорій (34,86кДж) енергії.