• Главная
• Новое
• Популярное
• Поиск
• Карта
• Связь

Поток энергии и экологическая энергетика

Эволюционная экология / Структура сообщества / Поток энергии и экологическая энергетика

Страница 1

Содержание энергии на данном трофическом уровне в любой момент времени (т. е. урожай на корню, выраженный в единицах энергии) обычно обозначают заглавной буквой ламбда Л с символом соответствующего трофического уровня: Л; — первичные продуценты, Л —травоядные. Л, — первичные хищники и так далее. Скорость потока энергии между трофическими уровнями обозначают строчными буквами где i — уровень, на который энергия поступает, а 7 — уровень, с которого она передается. Нулевые индексы характеризуют внешнюю по отношению к системе среду, а 1, 2, 3 и т. д. — номера трофических уровней.

С помощью этой символики экосистему можно представить в виде блоковой модели, как это изображено на рис. 8.7. В условиях равновесия количество энергии, содержащееся в каждом блоке (на каждом трофическом уровне), должно быть постоянным, что в свою очередь требует, чтобы скорость притока энергии в каждый блок была в точности равна скорости выхода энергии из блока. В условиях равновесия поток энергии в системе, изображенной на рисунке, можно описать с помощью нескольких простых уравнений (слева от знаков равенства — скорость притока, а справа — скорость оттока):

Скорость усвоения энергии растениями (Х,) по подсчетам составляет только 1 % всей солнечной энергии, достигающей поверхности Земли. Эта скорость потребления солнечной энергии первичными продуцентами (Х,) называется валовой продуктивностью. Обычно ее выражают в кал/м в год, что представляет собой вала вую годовую продукцию (ВГП). Поскольку растения расходуют некоторое количество энергии в процессе дыхания (Х,,;), только часть годовой валовой продукции доступна животным и деструкторам. Эта часть (Х:) плюс энергия, потребляемая деструкторами (Х;), называется чистой продуктивностью или (выраженная на единицу поверхности в год) чистой годовой продукцией (ЧГП). Чистая продукция может быть значительно меньше валовой; в некоторых дождевых тропических лесах растения тратят на дыхание 75—80% валовой продукции. В листопадных лесах умеренной

Рис. 8.7. Блоковая моделв экосистемв:. Поток энергии показан сплошнвгми стрелками, а поток вещества — прервгвиствгми (см. текст).

зоны на дыхание приходится 50—75% валовой первичной продукции, а во многих других сообществах — 25—50%. Уиттэкер (Whittaker, личное сообщение) подсчитал, что животные-консументы фактически потребляют примерно 7% растительной пищи суши, а остальная часть чистой первичной продукции потребляется деструкторами. Эффективность переноса энергии с одного трофического уровня на другой, более высокий, скажем с уровня i на уровень 7, можно считать равной \1\, где j=i + \, а h=i—1. Следовательно, отношение Ух/Ко ®сть мера эффективности передачи усвоенной первичными продуцентами солнечной энергии на уровень травоядных и, косвенно, на более высокие уровни консументов. Обычно оценки эффективности переноса энергии с предыдущего трофического уровня на последующий составляют от 5 до 30%, а приемлемые средние величины лежат в пределах 10—15% (Slobodkin, I960, 1962).