Хранителни вериги и трофични нива
Прехвърлянето на хранителна енергия от нейния източник (растение) през поредица от организми с многократно изяждане един на друг се нарича хранителна верига.
В сложни природни общности организмите, чиято храна се извлича от растенията чрез едни и същи стъпки, принадлежат към едно и също трофично ниво. Така зелените растения заемат първото трофично ниво (нивото на производителите); животните, които се хранят с растения, са поставени на второ ниво (първичното ниво на потребителите); хищници, които ядат тревопасни животни, принадлежат към третото ниво (вторични потребители); възможно е съществуването дори на четвърто ниво (третични консуматори). Трябва да се подчертае, че тази трофична класификация се основава на функцията, а не на видовия състав сам по себе си. Популацията на даден вид може да заема едно или повече трофични нива в зависимост от източника на действително изразходваната енергия. Вече беше обърнато внимание на някои водорасли, които могат частично да се хранят със собствена храна и частично с храна, приготвена от други водорасли. Трябва също да помним, че човек използва храна както от растителен, така и от животински произход.
При всяко прехвърляне на енергия от един организъм към друг или от едно трофично ниво на друго, значителна част от енергията се разгражда в топлина, както се изисква от втория закон на термодинамиката. Колкото по-къса е хранителната верига или колкото по-близо е даден организъм до началото на хранителната верига, толкова по-голяма е наличната хранителна енергия. Енергийният поток е значително намален на всяко следващо трофично ниво, независимо дали се разглежда целият поток или само компонентите на продуктивността или дишането. Може да се заключи, че на площ от даден квадратен километър могат да оцелеят по-голям брой хора, ако тефункционират като първични, а не като вторични потребители.
Можем да очакваме следните количествени зависимости в енергийния поток на екосистемата. Намаляването при всяка трансформация (с други думи, на всеки етап от хранителната верига) достига приблизително два порядъка на първо или първично трофично ниво и един порядък след това. По порядък на величина имаме предвид коефициент 10. Ако растенията са абсорбирали средно 1500 cal светлинна енергия на 1 m 2 на ден (което е напълно оправдано за умерената зона), можем да очакваме, че 15 cal ще бъдат съхранени под формата на нетна растителна продуктивност и 1,5 cal възстановени (т.е. депозирани в биомаса) на ниво първични потребители (тревопасни) и 0,15 cal при нивото на вторичен con Sumentov (хищници). Това, разбира се, е правилно, ако има адаптирани организми, способни да използват напълно тези резерви. В редица трансфери участва само малко количество от първичната енергия, съдържаща се в храната. От това става ясно, че количеството храна, оставащо след две или три последователни прехвърляния, е толкова малко, че само малък брой организми биха могли да осигурят, ако трябва да зависят изцяло от храната, запазена в края на много дълга хранителна верига. Следователно на практика хранителната верига се ограничава до три или четири звена.
При различни условия се появяват малко по-големи, а често и много по-малки проценти. Необходимо е да се изследва не само редът на измеренията в различните екосистеми, но и да се запознаят с техните горни стойности. Тъй като ефективността на преноса (1-10%) изглежда незначителна в сравнение с ефективността на създадените от човека машини, хората често са мислили за възможността за подобряване на природата чрез увеличаване на процентапренос на светлинна енергия в храната и храната на потребителя. Необходима е по-задълбочена подготовка преди обсъждането на този изключително важен въпрос.
Сега някои въпроси относно единиците, съотношенията и мерките за ефективност трябва да бъдат изяснени. Много често, съзнателно или несъзнателно, те използват единици, които не са подходящи за образуване на съотношения-индекси или проценти. Основната единица енергия в екологията е голямата калория или килокалория, която представлява количеството топлина, необходимо за повишаване на температурата на 1 литър вода с 1°C. При работа с малки организми или малки количества енергия, малка калория или грам-калория (топлината, изразходвана за повишаване на температурата на 1 g вода с 1 ° C). С хомогенността на калорийната стойност на биомасата, единиците тегло могат да се използват за характеризиране на енергията на общността. Като цяло растителната биомаса осигурява 4 kcal за сухо тегло в грамове дехидратирана материя, а животинската биомаса осигурява приблизително 5 kcal. Там, където се съхранява енергия, като например в семена или в тялото на мигриращи или зимуващи животни, тези стойности се доближават до 7-8 kcal. Основното нещо, което трябва да запомните е, че съотношенията и процентите като показатели за ефективност са абстрактни величини; това означава, че числителят и знаменателят на отношението трябва да съдържат количества, изразени в едни и същи единици, в противен случай сравнението няма да има смисъл. Превръщането на 100 кг сухо зърно в 10 кг нетно тегло свинско месо не е еквивалентно на превръщането на 100 кг трева в 10 кг живо тегло на крава, тъй като енергийната стойност на 1 кг далеч не е еднаква за различните вещества.