Экологические пирамиды
С помощью экологических пирамид можно изучать изменения, происходящие в экосистемах, а также взаимоотношения видов. В экологической пирамиде каждый прямоугольник означает определенный трофический уровень. Экологические пирамиды бывают трех типов:
Пирамиды численности - показывают количество особей на каждом уровне. Такие пирамиды удобны тем, что для их создания требуется только подсчет особей. Подчиняются закономерности Элтона: количество особей от продуцентов к консументам неуклонно уменьшается. Неудобство этих пирамид в том, что могут возникать перевернутые пирамиды в цепях паразитов.
Пирамиды биомассы - показывают общую массу особей на каждом уровне на данный период. Такие пирамиды составлять труднее, и они тоже могут быть перевернутыми, т.к. одинаковое количество биомассы разных видов может синтезировать различное количество энергии.
Пирамиды энергии - отображают скорость синтеза энергии на каждом трофическом уровне. Они являются фундаментальными пирамидами, т.к. не бывают перевернутыми, но для их составления требуется много данных
Закон пирамиды энергий(правило 10%): каждый последующий трофический уровень ассимилирует не более 10% энергии предыдущего.
Влияние такого фактора, как зависимость метаболизма от размеров особи, на интенсивность дыхания на каждом трофическом уровне приводит к формированию для каждой конкретной экосистемы определённой трофической структуры, которая часто служит характеристикой типа экосистемы (озера, леса, кораллового рифа, пастбища и т. п.). Трофическую структуру выражают либо урожаем на корню, либо количеством энергии, фиксируемым на каждом трофическом уровне.
Трофическую структуру можно изобразить графически в виде экологических пирамид, основанием которых служит первый уровень (уровень продуцентов), а последующие уровни образуют этажи и вершину пирамиды. Первая пирамида была построена Чарльзом Элтоном и носила название "пирамида чисел". Пирамиды наглядно иллюстрируют соотношение биомасс и эквивалентных им энергий в каждом звене пищевой цепи и используются практических расчётах при обосновании, например, необходимых площадей под сельскохозяйственные культуры, с тем, чтобы обеспечить кормами скот, а следовательно, потребность населения в животном белке.
Различают три основных типа экологических пирамид:
1) пирамида численностей, отражающая численность отдельных организмов на каждом трофическом уровне;
2) пирамида биомассы, характеризующая общую сухую массу, калорийность или другую меру общего количества живого вещества на каждом трофическом уровне;
3) пирамида энергии, показывающая величину потока энергии и/или ''продуктивность'' на последовательных трофических уровнях.
Пирамиды численностей и биомассы могут быть обращёнными, то есть основание может быть меньше, чем один или несколько верхних этажей. Так бывает, когда средние размеры продуцентов меньше размеров консументов. Напротив, энергетическая пирамида всегда будет сужаться кверху при условии, что мы учитываем все источники пищевой энергии в системе.
Пирамида численностей существенным образом зависит от размеров организмов, что иногда искажает пропорции потока энергии/биомассы снизу вверх. Таким образом, форма пирамиды численностей сильно различается для разных сообществ в зависимости от того, малы (фитопланктон, трава) или велики (дубы) в них продуценты.
В общем случае пирамида биомасс лучше показывает соотношения урожаев на корню для экологических групп в целом. В системах с очень маленькими продуцентами и крупными консументами общая масса последних может быть выше, что приводит к обращению пирамиды биомасс. Однако это не нарушает общий закон для энергии: через уровень продуцентов проходит больше энергии, чем через уровни консументов. Низкая биомасса продуцентов связана с тем, что интенсивный обмен и быстрый оборот мелких организмов продуцентов обуславливают в результате большую продукцию, но малый урожай на корню. Обращённые пирамиды биомасс характерны для озёр и морей.
Из трёх типов экологических пирамид пирамида энергии даёт наиболее полное представление о функциональной организации сообществ. Число и масса организмов, которых может поддерживать какой-либо уровень, зависит не от количества фиксированной на предыдущем уровне энергии, а от скорости продуцирования пищи. В противоположность пирамидам численностей и биомассы, отражающим статику системы, пирамида энергии отражает картину скоростей прохождения массы пищи через пищевую цепь. Концепция потоков энергии не только позволяет сравнивать экосистемы между собой, но и дает средство для оценки относительной роли популяций в их биотических сообществах.