Факультет

Студентам

Посетителям

Y-образная модель потока энергии

Тема: Экология  

Разделение гетеротрофов на мелких и крупных, т. е. на макроконсументов и разлагателей, в смысле функции совершенно произвольно, но представляет удобство для исследования.

Бактерии и грибки, разрушающие ткани растений и запасы растительной пищи, должны были быть помещены в резервуар первичных консументов вместе с растительноядными животными, Сходным образом микроорганизмы, разлагающие животные остатки, должны быть объединены со вторичными консументами, или плотоядными. Однако, так как обычно наблюдается существенная разница между прямым поеданием живых растений и животных и окончательным использованием мертвого органического вещества, не говоря уже об отличии в обмене между животными и микроорганизмами, гораздо более реалистическая модель переноса энергии создается, если поместить разлагателей в отдельный резервуар. Даны два мощных потока, идущих от первичных продуцентов, из которых один относится к живым растительным тканям, а другой — к мертвому органическому веществу.

Почти во всех экосистемах часть чистой продукции потребляется животными или растительными паразитами, поедающими живые растения. Условно мы можем считать этих первичных консументов растительноядными животными на пастбище, вне зависимости, будут ли они представлены такими крупными животными, как рогатый скот и олени, или такими мелкими животными, как представители зоопланктона. Ток, идущий через выпасаемых животных, может быть обозначен как пастбищная пищевая цепь. Остаток чистой продукции предназначен для потребления как мертвое органическое вещество того или иного типа, что показано на Y-образной диаграмме в виде ниже расположенного потока. Мертвые листья, ветки, водоросли и т. д. условно относятся к детриту, а поток энергии, включенной в мертвое органическое вещество, обозначается как детритная пищевая цепь. В итоге разложения детрита образуется вещество, носящее название гумуса, который представляет собой сложную смесь из органического вещества на разных стадиях распада и из гетеротрофных организмов. Два типа организмов потребляют детрит: 1) мелкие, питающиеся детритом животные, как например, почвенные клещи, многоножки на суше и различные черви и моллюски в водоемах и 2) бактерии и грибки гниющих веществ. Эти две группы организмов так интимно связаны друг с другом, что подчас трудно определить их относительную роль в разрушении исходной первичной продукции. Во многих случаях эти две группы работают совместно, так как превращение животными больших кусков в мелкие делает пищу более доступной для микроорганизмов, которые в свою очередь готовят пищу для мелких животных. Для того чтобы сделать рабочую схему пригодной для понимания экосистемы, нужно перевести ее на количественный язык, но, к сожалению, это не может быть сделано полностью для любой из известных экосистем. В округленных цифрах представлены некоторые числовые показатели для двух резко различающихся экосистем, а именно для морского мелководья и для леса. Числа частично основаны на фактических наблюдениях, особенно применительно к «урожаю в поле» и к первичной продукции, и частично на некоторых допущениях, за отсутствием фактических данных; таким образом, эта диаграмма должна считаться рабочей моделью лишь в расчете на дальнейшее усовершенствование путем сбора новых данных. Морское сообщество характеризуется большим поступлением энергии через пастбищную пищевую цепь и относительно высокой биомассой животных (рыбы и донная фауна) по сравнению с растениями (фитопланктон), В противоположность этому, в лесу главный поток идет по пути детрита, а биомасса растений чрезвычайно велика по сравнению с биомассой животных.

Такая разница не обязательно присуща водным и наземным системам. На сильно эксплуатируемых пастбищах или лугах 50% и больше годичной чистой продукции проходит путь переноса энергии выпасаемых травоядных. Так как не вся съеденная пища фактически ассимилируется выпасаемыми животными, некоторая часть (например, экскременты) переходит на путь разлагателей; таким образом, воздействие пасущихся животных на сообщество заключается в количестве растительного материала, взятого из травостоя, а также в количестве энергии, используемой из пищи. Совершенно очевидно, что должна существовать какая-то граница для прямого выпаса, так как слишком быстрое уничтожение травы может погубить продуценты или чрезвычайно снизить их продуктивность. Заведующие фермами (экологи-прикладники, имеющие дело с рациональным использованием лугов человеком) в основном пользуются правилом не стравливать скоту больше 50% травостоя за сезон. В природных сообществах, по-видимому, существует ряд механизмов обратной связи, которая регулирует поведение выпасаемых травоядных для их собственной пользы. Когда человек борется за упорядочение лугового сообщества, он подчас плохо управляется со скотом.

В противоположность пастбищному типу экосистемы, меньше 10% чистой продукций плодородной экосистемы литоральной зоны (прибрежная часть морского дна) потребляется растительноядными, в данном случае насекомыми; по меньшей мере 00% следует по детритному пути переноса энергии. Большинство животных в этой зоне, так же как двустворчатые моллюски, улитки и мелкие крабы, по-видимому, берут энергию прямым или непрямым путем из детрита. Как указано выше, сходное положение наблюдается в. лесу. Один остроумный исследователь собирал по осени опавшую листву в лесу, и тщательно промерял погрызы, сделанные насекомыми-листоедами; он пришел к выводу, что примерно 7 % урожая листьев за сезон потребляется растительноядными животными. В эту оценку, конечно, не вошла потенциальная энергия, изъятая сосущими насекомыми, питающимися соками растений. Тем не менее, можно сказать, что в лесу много чистой продукции идет прямым путем в камеру хранения консументов, а это создает множество консументов, связанных с подстилкой и почвой. Бывают, конечно, случаи, когда что-то идет не так, как нужно, и насекомые целиком удаляют листья с деревьев. Тогда эколог подчас не в состоянии выявить причину, так как еще очень мало известно о нормальных сложных регуляторных механизмах, которые в 99 случаях из 100 не допускают дело до «злокачественного» опустошения растительности.

Подводя итоги, уместно, хотя и несколько произвольно, разделить первичное потребление на два больших потока энергии и, таким образом, представить себе две довольно отличные пищевые цепи. В классической экологии описаны прямые относительно простые пищевые цепи, а именно: 1) растения — кролик — лисица; 2) фитопланктон — зоопланктон — кит и 3) трава — корова — человек. Детритная пищевая цепь гораздо более сложна, менее понятна и особенно важна в некоторых экосистемах. Оба потока энергии существуют почти во всех экосистемах, но выражены в резко отличных отношениях. В любом деле крайности всегда приносят вред, но в случае экосистем, по-видимому, еще не известно, что такое крайность. Так, например, перевыпас определенно является вредным, но, что представляет перевыпас в различных экосистемах, до сих пор не выражено в единицах миграции энергии. Сходным образом недовыпас может оказаться также вредным. При полном отсутствии непосредственных потребителей живых растений может накопиться чересчур много детрита и будет задержано выделение и круговорот минеральных веществ. Микроорганизмы могут оказаться неспособными разлагать растительные остатки и высвобождать минеральные вещества достаточно быстро, если остатки пересыхают или попадают в анаэробные условия. В наземных условиях, там, где скапливается неразложившийся растительный материал, в качестве консумента часто действует пожар. В некоторых типах лесных экосистем человек научился использовать пожар для регулирования и улучшения роста древостоя. Нужно опять подчеркнуть необходимость рассматривать всю экосистему: огонь и выпас в зависимости от типа экосистемы и климата в умеренной дозе могут принести пользу, примененные в чрезвычайной дозе, они могут оказаться вредными.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: