Пищевые пирамиды океана обычно

Ярусы жизни в океане

Пищевой цикл океана

Зимой в северных океанах штормы и течения взбаламучивают дно и выносят питательные вещества (жизненно важные элементы, необходимые живым организмам) на поверхность. В сочетании с обилием солнечных лучей в долгие дни это вызывает активный рост планктона весной. Когда лето заканчивается, планктон, не съеденный морскими животными, погибает и погружается на дно, и весь цикл повторяется сначала. В южных водах происходит взмучивание осадков, и обилие планктона наблюдается почти круглый год. Из-за термоклины в тропиках перемешивание слабее, если не считать зон апвеллинга, и потому здесь обычно меньше планктона (см. статью «Жизнь в океане«).

Мелководье

Наибольшая плотность живых организмов на дне обнаружена на мелководьях с глубиной, не превышающей 90 м. Такие растения, как морская трава, бурые и другие водоросли, можно встретить только здесь. На илистом и тинистом дне обитает множество различных видов беспозвоночных, привлекающих морских птиц. Морские огурцы, морские звезды и похожие на улиток моллюски предпочитают песчаное и тинистое дно. Рыбы, живущие на дне, часто успешно маскируются.

Верхняя часть материковых склонов

Виды животных, обитающих на верхней части материкового склона, на глубине до 1 500 м, зависят от того, какое здесь дно — каменистое, илистое или песчаное. Те, что живут среди тины и ила, имеют колючки, волоски, длинные или короткие ноги, чтобы не погружаться в вязкое дно. Например, морские перья действительно похожи на птичье перо. Кроме того, здесь встречаются губки и кораллы, а также скаты и много других видов рыб.

Нижняя часть материковых склонов и абиссальные (глубинные) равнины

На нижней части материковых склонов, на глубине 1500-3000 м, встречается совсем немного животных, в том числе черви, двустворчатые, морские огурцы и некоторые виды рыб, которые питаются в основном останками растений и животных, опустившимися с поверхности океана. Некоторые виды питаются только бактериями из донных отложений. Рыба тригла, обитающая на глубине 3000—6000 м, типичная рыба для этих глубин. Она удерживается в слое ила с помощью жестких плавников, обратившись ртом против течения и хватая частицы, оседающие с поверхности. Схожие животные встречаются в органическом иле и тине абиссальных равнин на глубине 3000-6000 м. Возле выходов горячих донных источников обнаружены колонии животных, напоминающие оазисы в пустыне. Эти животные не участвуют в сложной пищевой цепочке, связанной с поверхностным фитопланктоном.

Пища для многих

В незагрязненных водах фитопланктон поедается почти так же быстро, как и образуется. Многочисленные животные, в том числе медузы, ктенофоры, креветки (Penaeus), сельди, анчоусы (хамса) и даже огромные синие и серые киты питаются и растительном, и животным планктоном.

Животный планктон

Животный или зоопланктон питается фитопланктоном. Некоторые виды, например копеподы и криль, всю жизнь проводят в поверхностных водах океана. Наиболее распространены копеподы. Остальной зоопланктон состоит из молоди или личинок более крупных морских животных, таких, как кораллы и рыбы. Многих из них съедают, прежде чем они успевают вырасти.

Планктон и пищевая пирамида

Планктон, крохотные растения и животные, плавающие в освещенном солнцем поверхностью водах, образует верхушку пищевой пирамиды океана. В основном это различные типы растений или фитопланктон. Фитопланктон обычно обитает на 30-40 м. Подобно растениям суши, он использует энергию солнечного света для создания пищи из углерода и других элементов; этот процесс называется фотосинтезом. Диатомея, или диатомовая водоросль, — очень распространенный вид фитопланктона, имеющий кремневые оболочки. Для всех видов планктона возможны две участи: они либо поедаются хищниками, например рыбами, либо умирают и оседают на дно.

Ниже поверхности

Пожиратели планктона и пожиратели пожирателей встречаются и в поверхностных водах, и на глубинах свыше 90 м. К ним относятся тунец, скумбрия (макрель), акулы и кальмары. Пищевая пирамида становится чрезвычайно сложной: в нее входят крупная рыба, тюлени, киты и морские птицы, поедающие мелкие виды рыб. Киты и тюлени в южных морях могут за год съесть до 10 млн. тонн головоногих. На глубину более 180м свет не проникает, большое количество доступной еды быстро падает до глубины 2000 м. На этих глубинах преобладают хищные рыбы, такие, как рыба-топор, которая поедает мелкую рыбу, головоногих и ракообразных. Эти хищники часто обладают огромной пастью и большими глазами, чтобы ловить любую попавшуюся пищу. У многих также имеются светящиеся органы, чтобы приманивать добычу.

Океанские желоба

Как ни странно, животные встречаются и в океанских желобах, глубина которых превышает 6000 м. В каждом желобе обитает свое уникальное сообщество необычных и часто довольно больших морских огурцов, моллюсков, червей и ракообразных.

Источник

Экологическая пирамида мирового океана

Источником жизни в океане, так же как и в других регионах Земли, является солнечная энергия. Различные районы океана получают её в разных количествах. Если в тропиках в ясный день каждому квадратному сантиметру океана достаётся свыше 300 калорий (около половины энергии падает на внешний свет), то в полярных областях планеты в самое благоприятное время года величина доступной энергии в 2-3 раза меньше.

На чем основано формирование пирамиды мирового океана

Только 0,02% этой энергии используется для нужд фотосинтеза. Чтобы её собрать, достаточно, чтобы 1 кв.см. поверхности получил в течение дня 0,06 калорий. Однако зимой в полярных областях океана фотосинтез полностью прекращается. Фотохимические реакции не идут, если интенсивность светового потока падает ниже 0,18 калории на квадратный сантиметр в час.

Главная часть работы по синтезу органических веществ возложена в океане на мелкие и мельчайшие водоросли размером от 0,001 до 1,0 мм. Большинство одноклеточных водорослей относится к диатомеям и периденеям. Их в океане свыше 1400 видов.

Несмотря на крохотные размеры, они в течение года синтезируют 500 млрд. т. органического вещества. Продовольственное снабжение не случайно возложено на плечи таких крошек.

Для содержания высокого уровня фотосинтеза необходимо большое количество солнечной энергии, а для её сбора большие светоприёмники.

Наземные растения улавливают солнечные лучи с помощью листьев, представляющих собой тонкие пластины. Водоросли океана пошли путём миниатюризации. Чем меньше организм, тем больших величин достигает у него соотношение площади тела к объёму. Для утилизации солнечных лучей оптимальными являются микроскопические размеры тела одноклеточных водорослей и их равномерное распределение в поверхностных слоях воды.

Некоторое количество органического вещества создают бактерии, живущие в верхних слоях океана и в донных осадках. Синтетические процессы в и теле протекают без участия солнечной энергии. Пока не удалось определить, какое количество органики они создают. Однако объём производимой ими продукции не идёт ни в какое сравнение с продуктивностью водорослей.

Основание пирамиды

Первичная продукция океана 500 млрд. тонн органики — это основание пищевой пирамиды океана. Водорослями питается большинство мелких растительноядных организмов.

Центральная часть пирамиды

Общая биомасса «травоядных» организмов, то есть вторичная продукция океана, в 10 раз меньше первичной. Мелкими «травоядными животными» питаются в основном мелкие хищники, их, в свою очередь, поедают хищники второго порядка, а тех — хищники третьего порядка. Тут же по «склонам» пищевой пирамиды шастают редуцены, подхватывающие мертвое органическое вещество и минерализующие его, разрушающие до простых неорганических соединений.

Вершина пирамиды

На вершине пищевой пирамиды находятся крупные рыбы, моллюски, раки и млекопитающие, в том числе киты. Для каждого из них число звеньев в пищевой цепочке может оказаться чуть меньше или чуть больше. Усатые киты питаются мелкими массовыми видами хищных организмов, а кашалоты и касатки поедают крупных хищников.

На каждой ступени пищевой пирамиды органического вещества создается все меньше и меньше. Ведь путь преобразования энергии идет с громадными потерями.

Они начинаются уже в организме одноклеточных водорослей. Часть синтезированного органического вещества они тратят на собственные нужды в процессе обычного обмена веществ.

Структура пирамиды

На каждой последующей ступени пирамиды «накладные расходы» растут. Энергия расходуется на обычный обмен веществ, на поддержание нейтральной плавучести, очень много тратится на обеспечение двигательной активности, часть энергии преобразуется в тепло и рассеивается в окружающей среде. В целом пищевая пирамида океана выглядит низким приземистым сооружением, основание которого покоится у поверхности, а вершина направлена вниз.

Источник

Глава 9. Экосистемы

9.3. Биологическая продуктивность экосистем

9.3.2. Правило пирамид

Экосистемы очень разнообразны по относительной скорости создания и расходования как первичной продукции, так и вторичной продукции на каждом трофическом уровне. Однако всем без исключения экосистемам свойственны определенные количественные соотношения первичной и вторичной продукции, получившие название правила пирамиды продукции: на каждом предыдущем трофическом уровне количество биомассы, создаваемой за единицу времени, больше, чем на последующем. Графически это правило выражают в виде пирамид, суживающихся кверху и образованных поставленными друг на друга прямоугольниками равной высоты, длина которых соответствует масштабам продукции на соответствующих трофических уровнях. Пирамида продукции отражает законы расходования энергии в пищевых цепях.

Скорость создания органического вещества не определяет его суммарные запасы, т. е. общую биомассу всех организмов каждого трофического уровня. Наличная биомасса продуцентов или консументов в конкретных экосистемах зависит от того, как соотносятся между собой темпы накопления органического вещества на определенном трофическом уровне и передачи его на вышестоящий, т. е. насколько сильно выедание образовавшихся запасов. Немаловажную роль при этом играет скорость оборота генераций основных продуцентов и консументов.

Рис. 150. Пирамиды биомассы в некоторых биоценозах (по Ф. Дре, 1976): П – продуценты; РК – растительноядные консументы; ПК – плотоядные консументы; Ф – фитопланктон; 3 – зоопланктон

В большинстве наземных экосистем действует также правило пирамиды биомасс, т. е. суммарная масса растений оказывается больше, чем биомасса всех фитофагов и травоядных, а масса тех, в свою очередь, превышает массу всех хищников (рис. 150). Отношение годового прироста растительности к биомассе в наземных экосистемах сравнительно невелико. В разных фитоценозах, где основные продуценты различаются по длительности жизненного цикла, размерам и темпам роста, это соотношение варьирует от 2 до 76 %. Особенно низки темпы относительного прироста биомассы в лесах разных зон, где годовая продукция составляет лишь 2–6% от общей массы растений, накопленной в телах долгоживущих крупных деревьев. Даже в наиболее продуктивных дождевых тропических лесах эта величина не превышает 6,5 %. В сообществах с господством травянистых форм скорость воспроизводства биомассы гораздо выше: годовая продукция в степях составляет 41–55 %, а в травяных тугаях и эфемерно-кустарниковых полупустынях достигает даже 70–76 %.

Отношение первичной продукции к биомассе растений определяет те масштабы выедания растительной массы, которые возможны в сообществе без подрыва его продуктивности. Относительная доля потребляемой животными первичной продукции в травянистых сообществах выше, чем в лесах. Копытные, грызуны, насекомые-фитофаги в степях используют до 70 % годового прироста растений, тогда как в лесах в среднем не более 10 %. Однако возможные пределы отчуждения растительной массы животными в наземных сообществах не реализуются полностью и значительная часть ежегодной продукции поступает в опад.

В пелагиали океанов, где основными продуцентами являются одноклеточные водоросли с высокой скоростью оборота генераций, их годовая продукция в десятки и даже сотни раз может превышать запас биомассы (рис. 151). Вся чистая первичная продукция так быстро вовлекается в цепи питания, что накопление биомассы водорослей очень мало, но вследствие высоких темпов размножения небольшой их запас оказывается достаточным для поддержания скорости воссоздания органического вещества.

Рис. 151. Схема соотношения продукции и биомассы у бактерий (1), фитопланктона (2), зоопланктона (3), бентоса (4) и рыб (5) в Баренцевом море (по Л. А. Зенкевичу из С. А. Зернова, 1949)

Для океана правило пирамиды биомасс недействительно (пирамида имеет перевернутый вид). На высших трофических уровнях преобладает тенденция к накоплению биомассы, так как длительность жизни крупных хищников велика, скорость оборота их генераций, наоборот, мала и в их телах задерживается значительная часть вещества, поступающего по цепям питания.

В тех трофических цепях, где передача энергии происходит в основном через связи хищник – жертва, часто выдерживается правило пирамиды чисел: общее число особей, участвующих в цепях питания, с каждым звеном уменьшается. Это связано с тем, что хищники, как правило, крупнее объектов своего питания и для поддержания биомассы одного хищника нужно несколько или много жертв. Из этого правила могут быть и исключения – те редкие случаи, когда более мелкие хищники живут за счет групповой охоты на крупных животных. Правило пирамиды чисел было подмечено еще в 1927 г. Ч. Элтоном, который отметил также, что оно неприменимо к цепям питания паразитов, размеры которых с каждым звеном уменьшаются, а число особей возрастает.

Все три правила пирамид – продукции, биомассы и чисел – выражают в конечном счете энергетические отношения в экосистемах, и если два последних проявляются в сообществах с определенной трофической структурой, то первое (пирамида продукции) имеет универсальный характер.

Знание законов продуктивности экосистем, возможность количественного учета потока энергии имеют чрезвычайное практическое значение. Первичная продукция агроценозов и эксплуатации человеком природных сообществ – основной источник запасов пищи для человечества. Не менее важна и вторичная продукция, получаемая за счет сельскохозяйственных и промысловых животных, так как животные белки включают целый ряд незаменимых для людей аминокислот, которых нет в растительной пище. Точные расчеты потока энергии и масштабов продуктивности экосистем позволяют регулировать в них круговорот веществ таким образом, чтобы добиваться наибольшего выхода выгодной для человека продукции. Кроме того, необходимо хорошо представлять допустимые пределы изъятия растительной и животной биомассы из природных систем, чтобы не подорвать их продуктивность. Подобные расчеты обычно очень сложны из-за методических трудностей и точнее всего выполнены для более простых водных экосистем. Примером энергетических соотношений в конкретном сообществе могут послужить данные, полученные для экосистем одного из озер (табл. 2). Отношение П/Б отражает скорость прироста.

Поток энергии в экосистеме эвтрофного озера (в кДж/м 2 ) в среднем за вегетационный период (по Г. Г. Винбергу, 1969)

В данном водном сообществе действует правило пирамиды биомасс, так как общая масса продуцентов выше, чем фитофагов, а доля хищных, наоборот, меньше. Наивысшая продуктивность характерна для фито– и бактериопланктона. В исследованном озере отношения их П/Б довольно низки, что говорит об относительно слабом вовлечении первичной продукции в цепи питания. Биомасса бентоса, основу которой составляют крупные моллюски, почти вдвое больше биомассы планктона, тогда как продукция во много раз ниже. В зоопланктоне продукция нехищных видов лишь ненамного выше рациона их потребителей, следовательно, пищевые связи планктона достаточно напряжены. Вся продукция нехищных рыб составляет лишь около 0,5 % первичной продукции водоема, и, следовательно, рыбы занимают скромное место в потоке энергии в экосистеме озера. Тем не менее они потребляют значительную часть прироста зоопланктона и бентоса и, следовательно, оказывают существенное влияние на регулирование их продукции.

Описание потока энергии, таким образом, является фундаментом детального биологического анализа для установления зависимости конечных, полезных для человека продуктов от функционирования всей экологической системы в целом.

Источник