กฎปิรามิดอาหาร ปิรามิดทางนิเวศวิทยา

กฎของลินเดมันน์ (10%)

การไหลของพลังงานที่ไหลผ่านระดับโภชนาการของ biocenosis จะค่อยๆดับลง ในปีพ. ศ. 2485 อาร์. ลินเดแมนได้กำหนดกฎของปิรามิดแห่งพลังงานหรือกฎ (กฎ) 10% ซึ่งจากระดับโภชนาการหนึ่งของปิรามิดนิเวศวิทยาจะย้ายไปยังอีกระดับที่สูงกว่า (ตาม "บันได": ผู้ผลิต - ผู้บริโภค - ตัวย่อยสลาย) โดยเฉลี่ยประมาณ 10% ของพลังงานที่ได้รับที่ระดับก่อนหน้าของปิรามิดทางนิเวศ การไหลย้อนกลับที่เกี่ยวข้องกับการใช้สารและพลังงานที่ผลิตโดยระดับบนของปิรามิดนิเวศวิทยาในระดับที่ต่ำกว่าเช่นจากสัตว์สู่พืชนั้นอ่อนแอกว่ามาก - ไม่เกิน 0.5% (แม้แต่ 0.25%) ของทั้งหมด ไหลออกมา ดังนั้น เราจึงสามารถพูดได้ว่าไม่จำเป็นต้องพูดถึงวัฏจักรพลังงานใน biocenosis

หากพลังงานในช่วงเปลี่ยนผ่านมากขึ้น ระดับสูงปิรามิดทางนิเวศหายไปสิบเท่าจากนั้นการสะสมของสารจำนวนหนึ่งรวมถึงสารพิษและสารกัมมันตภาพรังสีจะเพิ่มขึ้นในสัดส่วนที่เท่ากันโดยประมาณ ข้อเท็จจริงนี้ได้รับการแก้ไขในกฎของการเพิ่มประสิทธิภาพทางชีวภาพ มันเป็นความจริงสำหรับซีโนสทั้งหมด ใน biocenoses ในน้ำ การสะสมของสารพิษหลายชนิด รวมถึงยาฆ่าแมลงออร์กาโนคลอรีน มีความสัมพันธ์กับมวลของไขมัน (ไขมัน) เช่น มีพื้นฐานที่มีพลังชัดเจน

ปิรามิดทางนิเวศวิทยา

เพื่อให้เห็นภาพความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิต ประเภทต่างๆใน biocenosis เป็นเรื่องปกติที่จะใช้ปิรามิดในระบบนิเวศเพื่อแยกแยะปิรามิดของตัวเลขชีวมวลและพลังงาน

ในบรรดาปิรามิดทางนิเวศที่มีชื่อเสียงที่สุดและใช้บ่อยที่สุดคือ:

§ พีระมิดแห่งตัวเลข

§ พีระมิดชีวมวล

พีระมิดแห่งตัวเลข ในการสร้างปิรามิดประชากร จะนับจำนวนสิ่งมีชีวิตในดินแดนหนึ่ง โดยจัดกลุ่มตามระดับโภชนาการ:

§ ผู้ผลิต - พืชสีเขียว

§ ผู้บริโภคหลักคือสัตว์กินพืช

§ ผู้บริโภครอง - สัตว์กินเนื้อ

§ ผู้บริโภคระดับอุดมศึกษา - สัตว์กินเนื้อ

§ ผู้บริโภค ga-e (“ผู้ล่าขั้นสูงสุด”) - สัตว์กินเนื้อ;

§ ตัวย่อยสลาย - ตัวทำลาย

แต่ละระดับจะแสดงเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าตามอัตภาพความยาวหรือพื้นที่ซึ่งสอดคล้องกับค่าตัวเลขของจำนวนบุคคล ด้วยการจัดเรียงสี่เหลี่ยมเหล่านี้ตามลำดับรอง เราได้ปิรามิดเชิงนิเวศน์ของตัวเลข (รูปที่ 3) ซึ่งเป็นหลักการพื้นฐานที่คิดค้นครั้งแรกโดยนักนิเวศวิทยาชาวอเมริกัน C. Elton Nikolaikin N.I. สำหรับมหาวิทยาลัย / N. I. Nikolaikin, N. E. Nikolaikina, O. P. Melekhova - ฉบับพิมพ์ครั้งที่ 3 แบบเหมารวม. - ม.: อีสตาร์ด, 2004..

ข้าว. 3. ปิรามิดทางนิเวศวิทยาตัวเลขสำหรับทุ่งหญ้ารกไปด้วยธัญพืช: ตัวเลข - จำนวนบุคคล

ข้อมูลของปิรามิดประชากรได้มาค่อนข้างง่ายจากการเก็บตัวอย่างโดยตรง แต่ก็มีอุปสรรคอยู่บ้าง:

§ ผู้ผลิตมีขนาดแตกต่างกันอย่างมาก แม้ว่าธัญพืชหรือสาหร่ายหนึ่งชนิดจะมีสถานะเหมือนกับต้นไม้ต้นเดียวก็ตาม บางครั้งสิ่งนี้รบกวนรูปร่างปิรามิดที่ถูกต้อง บางครั้งก็ทำให้ปิรามิดกลับหัวด้วยซ้ำ (รูปที่ 4) อ้างแล้ว;

ข้าว.

§ ช่วงของจำนวนสายพันธุ์ที่แตกต่างกันนั้นกว้างมากจนทำให้ยากต่อการรักษาขนาดเมื่อแสดงภาพกราฟิก แต่ในกรณีเช่นนี้ สามารถใช้มาตราส่วนลอการิทึมได้

ปิรามิดชีวมวล ปิรามิดทางนิเวศของชีวมวลถูกสร้างขึ้นคล้ายกับปิรามิดแห่งตัวเลข ความหมายหลักคือการแสดงปริมาณของสิ่งมีชีวิต (ชีวมวล - มวลรวมของสิ่งมีชีวิต) ในแต่ละระดับโภชนาการ วิธีนี้จะหลีกเลี่ยงความไม่สะดวกตามปกติของปิรามิดประชากร ในกรณีนี้ขนาดของสี่เหลี่ยมจะเป็นสัดส่วนกับมวลของสิ่งมีชีวิตในระดับที่สอดคล้องกันต่อหน่วยพื้นที่หรือปริมาตร (รูปที่ 5, a, b) Nikolaikin N. I. นิเวศวิทยา: หนังสือเรียน สำหรับมหาวิทยาลัย / N. I. Nikolaikin, N. E. Nikolaikina, O. P. Melekhova - ฉบับพิมพ์ครั้งที่ 3 แบบเหมารวม. - M.: Bustard, 2004.. คำว่า "ปิรามิดชีวมวล" เกิดขึ้นเนื่องจากข้อเท็จจริงที่ว่าในกรณีส่วนใหญ่ มวลของผู้บริโภคหลักที่ดำรงชีวิตโดยเสียค่าใช้จ่ายของผู้ผลิตนั้นน้อยกว่ามวลของผู้ผลิตเหล่านี้อย่างมีนัยสำคัญ และ มวลของผู้บริโภครองนั้นน้อยกว่ามวลของผู้บริโภคหลักอย่างมาก ชีวมวลของเครื่องทำลายล้างมักจะแสดงแยกกัน

ข้าว. 5. ปิรามิดชีวมวลของ biocenoses ของแนวปะการัง (a) และช่องแคบอังกฤษ (b): ตัวเลข - ชีวมวลเป็นกรัมของวัตถุแห้งต่อ 1 m 2

เมื่อสุ่มตัวอย่าง จะมีการกำหนดชีวมวลคงตัวหรือผลผลิตคงตัว (เช่น ในขณะนี้เวลา) ซึ่งไม่มีข้อมูลเกี่ยวกับอัตราการสร้างหรือการบริโภคชีวมวล

ความเร็วในการสร้าง สารอินทรีย์ไม่ได้กำหนดปริมาณสำรองทั้งหมดเช่น ชีวมวลรวมของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดในแต่ละระดับโภชนาการ ดังนั้น ข้อผิดพลาดอาจเกิดขึ้นได้ในระหว่างการวิเคราะห์เพิ่มเติม หากไม่คำนึงถึงสิ่งต่อไปนี้:

* ประการแรก หากอัตราการใช้ชีวมวล (การสูญเสียเนื่องจากการบริโภค) และอัตราการก่อตัวเท่ากัน พืชผลยืนต้นไม่ได้บ่งบอกถึงผลผลิต เช่น เกี่ยวกับปริมาณพลังงานและสสารที่เคลื่อนจากระดับโภชนาการหนึ่งไปอีกระดับหนึ่งที่สูงกว่าในช่วงเวลาหนึ่ง (เช่น หนึ่งปี) ดังนั้น ในทุ่งหญ้าที่อุดมสมบูรณ์และใช้อย่างหนาแน่น ผลผลิตของหญ้ายืนอาจต่ำกว่า และผลผลิตสูงกว่าในทุ่งหญ้าที่อุดมสมบูรณ์น้อยกว่า แต่ใช้เพียงเล็กน้อยในการแทะเล็ม;

* ประการที่สอง ผู้ผลิตขนาดเล็ก เช่น สาหร่าย มีอัตราการเติบโตและการสืบพันธุ์สูง สมดุลกับการบริโภคอย่างเข้มข้นเพื่อเป็นอาหารของสิ่งมีชีวิตอื่นและการตายตามธรรมชาติ ดังนั้นผลผลิตอาจไม่น้อยไปกว่าผู้ผลิตรายใหญ่ (เช่น ต้นไม้) แม้ว่าชีวมวลคงตัวอาจมีน้อยก็ตาม กล่าวอีกนัยหนึ่ง แพลงก์ตอนพืชที่ให้ผลผลิตเท่ากันกับต้นไม้จะมีชีวมวลน้อยกว่ามาก แม้ว่าจะสามารถดำรงชีวิตของสัตว์ที่มีมวลเท่ากันก็ตาม

ผลที่ตามมาประการหนึ่งคือ "ปิรามิดคว่ำ" (รูปที่ 3, b) แพลงก์ตอนสัตว์ของทะเลสาบและทะเลส่วนใหญ่มักจะมีมวลชีวภาพมากกว่าอาหารของมัน - แพลงก์ตอนพืช แต่อัตราการสืบพันธุ์ของสาหร่ายสีเขียวนั้นสูงมากจนภายใน 24 ชั่วโมงพวกมันจะฟื้นฟูมวลชีวภาพทั้งหมดที่แพลงก์ตอนสัตว์กินเข้าไป อย่างไรก็ตาม ในบางช่วงเวลาของปี (ในช่วงออกดอกในฤดูใบไม้ผลิ) อัตราส่วนปกติของชีวมวลจะสังเกตได้ (รูปที่ 6) Nikolaikin N.I. นิเวศวิทยา: ตำราเรียน สำหรับมหาวิทยาลัย / N. I. Nikolaikin, N. E. Nikolaikina, O. P. Melekhova - ฉบับพิมพ์ครั้งที่ 3 แบบเหมารวม. - ม.: อีสตาร์ด, 2004..

ข้าว. 6. การเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลในปิรามิดของมวลชีวภาพในทะเลสาบ (โดยใช้ตัวอย่างของทะเลสาบแห่งหนึ่งในอิตาลี): ตัวเลข - ชีวมวลเป็นกรัมของวัตถุแห้งต่อ 1 ลบ.ม.

ปิรามิดพลังงานที่กล่าวถึงด้านล่างไม่มีความผิดปกติที่ชัดเจน

ปิรามิดแห่งพลังงาน วิธีพื้นฐานที่สุดในการสะท้อนความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตในระดับโภชนาการที่แตกต่างกันและ องค์กรที่ทำงาน biocenoses เป็นปิรามิดแห่งพลังงานซึ่งขนาดของรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าเป็นสัดส่วนกับพลังงานที่เทียบเท่าต่อหน่วยเวลาเช่น ปริมาณพลังงาน (ต่อหน่วยพื้นที่หรือปริมาตร) ที่ผ่านระดับโภชนาการที่แน่นอนในช่วงเวลาที่กำหนด (รูปที่ 7) อ้างแล้ว. คุณสามารถเพิ่มสี่เหลี่ยมจัตุรัสอีกหนึ่งอันจากด้านล่างได้อย่างสมเหตุสมผลที่ฐานของปิรามิดพลังงานซึ่งสะท้อนถึง การไหลของพลังงานแสงอาทิตย์

ปิรามิดพลังงานสะท้อนให้เห็นถึงพลวัตของการเคลื่อนตัวของมวลอาหารผ่านห่วงโซ่อาหาร (โภชนาการ) ซึ่งทำให้แตกต่างโดยพื้นฐานจากปิรามิดแห่งตัวเลขและชีวมวลซึ่งสะท้อนถึงสถิตยศาสตร์ของระบบ (จำนวนสิ่งมีชีวิตในช่วงเวลาที่กำหนด) รูปร่างของปิรามิดนี้ไม่ได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงขนาดและอัตราการเผาผลาญของแต่ละบุคคล หากคำนึงถึงแหล่งพลังงานทั้งหมด ปิรามิดจะมีลักษณะทั่วไปเสมอ (ในรูปแบบของปิรามิดที่มียอดอยู่ด้านบน) ตามกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์

ข้าว. 7. ปิรามิดพลังงาน: ตัวเลข - ปริมาณพลังงาน, kJ * m -2 * r -1

ปิระมิดพลังงานไม่เพียงแต่ช่วยให้สามารถเปรียบเทียบ biocenoses ที่แตกต่างกันเท่านั้น แต่ยังช่วยระบุความสำคัญเชิงสัมพัทธ์ของประชากรภายในชุมชนเดียวอีกด้วย พวกมันมีประโยชน์มากที่สุดในบรรดาปิรามิดนิเวศทั้งสามประเภท แต่ข้อมูลในการสร้างพวกมันนั้นยากที่สุดที่จะได้มา

ที่ประสบความสำเร็จมากที่สุดแห่งหนึ่งและ ตัวอย่างภาพประกอบปิรามิดนิเวศวิทยาแบบคลาสสิกคือปิรามิดที่แสดงในรูปที่ 1 8 Nikolaikin N.I. นิเวศวิทยา: ตำราเรียน สำหรับมหาวิทยาลัย / N. I. Nikolaikin, N. E. Nikolaikina, O. P. Melekhova - ฉบับพิมพ์ครั้งที่ 3 แบบเหมารวม. - M.: Bustard, 2004. พวกเขาแสดงให้เห็นถึง biocenosis ที่มีเงื่อนไขที่เสนอโดยนักนิเวศวิทยาชาวอเมริกัน Yu. "biocenosis" ประกอบด้วยเด็กชายที่กินแต่เนื้อลูกวัว และลูกวัวที่กินแต่อัลฟัลฟาเท่านั้น

ข้าว.

กฎนิเวศวิทยา 1% หลักสูตรการบรรยาย เรียบเรียงโดย: Ph.D., รองศาสตราจารย์ A.I. Tikhonov, 2545 ประเด็นของปาสเตอร์เช่นเดียวกับกฎปิรามิดพลังงานของ R. Lindemann ก่อให้เกิดการกำหนดกฎหนึ่งถึงสิบเปอร์เซ็นต์ แน่นอนว่า 1 และ 10 เป็นตัวเลขโดยประมาณ: ประมาณ 1 และประมาณ 10

“เลขมหัศจรรย์” 1% มาจากอัตราส่วนความเป็นไปได้ในการใช้พลังงานและ "กำลังการผลิต" ที่จำเป็นในการรักษาเสถียรภาพของสิ่งแวดล้อม สำหรับชีวมณฑล ส่วนแบ่งของการบริโภคที่เป็นไปได้ของการผลิตขั้นต้นทั้งหมดจะต้องไม่เกิน 1% (ซึ่งเป็นไปตามกฎของอาร์. ลินเดมันน์: ประมาณ 1% ของการผลิตขั้นต้นสุทธิในแง่พลังงานถูกใช้โดยสัตว์มีกระดูกสันหลังในฐานะผู้บริโภคที่มีลำดับสูงกว่า หรือประมาณ 10% โดยสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังในฐานะผู้บริโภคในลำดับที่ต่ำกว่าและส่วนที่เหลือ - แบคทีเรียและเชื้อรา saprophagous) ทันทีที่มนุษยชาติเริ่มใช้เมื่อใกล้ถึงอดีตและศตวรรษของเรา มากกว่าการผลิตชีวมณฑล (ตอนนี้อย่างน้อย 10%) ดังนั้นหลักการของเลอชาเตอลิเยร์-บราวน์จึงไม่เป็นที่พอใจ (เห็นได้ชัดว่าจากประมาณ 0.5% ของพลังงานทั้งหมดของชีวมณฑล): พืชไม่ได้สร้างชีวมวลเพิ่มขึ้นตาม การเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นของ CO 2 เป็นต้น (การเพิ่มขึ้นของปริมาณคาร์บอนที่พืชตรึงไว้นั้นพบได้ในศตวรรษที่ผ่านมาเท่านั้น)

เกณฑ์การบริโภค 5 - 10% ของปริมาณสารซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงที่เห็นได้ชัดเจนในระบบธรรมชาติเมื่อผ่านนั้นได้รับการยอมรับอย่างเพียงพอ มันถูกนำไปใช้เป็นหลักในระดับเชิงประจักษ์-สัญชาตญาณ โดยไม่ต้องแยกแยะรูปแบบและธรรมชาติของการควบคุมในระบบเหล่านี้ เป็นไปได้โดยประมาณที่จะแบ่งการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นใหม่สำหรับระบบธรรมชาติด้วยการจัดการประเภทสิ่งมีชีวิตและกลุ่มรวมในด้านหนึ่ง และระบบประชากรในอีกด้านหนึ่ง สำหรับประการแรก ค่าที่เราสนใจคือเกณฑ์ในการออกจากสถานะคงที่สูงถึง 1% ของการไหลของพลังงาน (“บรรทัดฐาน” ของการบริโภค) และเกณฑ์การทำลายตนเอง – ประมาณ 10% ของสิ่งนี้ “ บรรทัดฐาน” สำหรับระบบประชากร ปริมาณการถอนออกที่เกินค่าเฉลี่ย 10% จะนำไปสู่การออกจากระบบเหล่านี้จากสถานะคงที่

มีสามวิธีในการสร้างปิรามิดในระบบนิเวศ:

1. ปิรามิดประชากรสะท้อนถึงอัตราส่วนตัวเลขของบุคคลที่มีระดับโภชนาการต่างกันในระบบนิเวศหากสิ่งมีชีวิตในระดับโภชนาการเดียวกันหรือต่างกันมีขนาดแตกต่างกันอย่างมาก ปิรามิดประชากรจะให้ความคิดที่บิดเบี้ยวเกี่ยวกับความสัมพันธ์ที่แท้จริงระหว่างระดับโภชนาการ ตัวอย่างเช่น ในชุมชนแพลงก์ตอน จำนวนผู้ผลิตมากกว่าจำนวนผู้บริโภคหลายสิบเท่าหลายร้อยเท่า และในป่าผู้บริโภคหลายแสนคนสามารถกินอวัยวะของต้นไม้ต้นเดียว - ผู้ผลิตได้

2. พีระมิดชีวมวลแสดงปริมาณสิ่งมีชีวิตหรือชีวมวลในแต่ละระดับธาตุอาหารในระบบนิเวศภาคพื้นดินส่วนใหญ่ ชีวมวลของผู้ผลิต กล่าวคือ มวลรวมของพืช มีมากที่สุด และชีวมวลของสิ่งมีชีวิตในแต่ละระดับโภชนาการที่ตามมาจะน้อยกว่าครั้งก่อน อย่างไรก็ตาม ในบางชุมชน ชีวมวลของผู้บริโภคลำดับแรกจะมีมากกว่าชีวมวลของผู้ผลิต ตัวอย่างเช่น ในมหาสมุทร ซึ่งผู้ผลิตหลักคือสาหร่ายเซลล์เดียวซึ่งมีอัตราการสืบพันธุ์สูง การผลิตต่อปีของพวกมันอาจมากกว่าปริมาณสำรองชีวมวลหลายสิบหรือหลายร้อยเท่า ในเวลาเดียวกัน ผลิตภัณฑ์ทั้งหมดที่เกิดจากสาหร่ายมีส่วนเกี่ยวข้องอย่างรวดเร็วในห่วงโซ่อาหาร ซึ่งการสะสมของชีวมวลสาหร่ายมีน้อย แต่เนื่องจากอัตราการสืบพันธุ์ที่สูง สาหร่ายปริมาณน้อยจึงเพียงพอที่จะรักษาอัตราการสร้างใหม่ได้ สารอินทรีย์ ในเรื่องนี้ ปิรามิดของชีวมวลในมหาสมุทรมีความสัมพันธ์แบบผกผัน กล่าวคือ มันคือ "ฤvertedษี" ในระดับโภชนาการที่สูงขึ้นแนวโน้มที่จะสะสมชีวมวลมีชัยเนื่องจากช่วงชีวิตของสัตว์นักล่านั้นยาวนานอัตราการหมุนเวียนของรุ่นของพวกเขาในทางกลับกันมีขนาดเล็กและส่วนสำคัญของสารที่เข้าสู่ห่วงโซ่อาหารจะยังคงอยู่ในนั้น ร่างกาย.

3. ปิรามิดพลังงานสะท้อนปริมาณพลังงานที่ไหลในวงจรไฟฟ้า- รูปร่างของปิรามิดนี้ไม่ได้รับผลกระทบจากขนาดของบุคคล และจะเป็นรูปทรงสามเหลี่ยมโดยมีฐานกว้างที่ด้านล่างเสมอ ตามกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ ดังนั้นปิระมิดแห่งพลังงานจึงให้ภาพที่สมบูรณ์และถูกต้องที่สุดเกี่ยวกับการจัดองค์กรตามหน้าที่ของชุมชน กระบวนการเผาผลาญในระบบนิเวศ หากปิรามิดแห่งตัวเลขและชีวมวลสะท้อนถึงสถิตยศาสตร์ของระบบนิเวศ (จำนวนและมวลชีวภาพของสิ่งมีชีวิตในช่วงเวลาที่กำหนด) ปิรามิดแห่งพลังงานจะสะท้อนถึงพลวัตของการเคลื่อนตัวของมวลอาหารผ่านห่วงโซ่อาหาร ดังนั้นฐานในปิรามิดของตัวเลขและชีวมวลอาจมีมากกว่าหรือน้อยกว่าระดับโภชนาการที่ตามมา (ขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของผู้ผลิตและผู้บริโภคในระบบนิเวศที่แตกต่างกัน) ปิรามิดแห่งพลังงานจะแคบลงไปสู่ด้านบนเสมอ นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าพลังงานที่ใช้ในการหายใจไม่ได้ถูกถ่ายโอนไปยังระดับโภชนาการถัดไปและออกจากระบบนิเวศ ดังนั้นแต่ละระดับต่อมาจะน้อยกว่าระดับก่อนหน้าเสมอ ในระบบนิเวศภาคพื้นดิน การลดลงของปริมาณพลังงานที่มีอยู่มักจะมาพร้อมกับการลดลงของความอุดมสมบูรณ์และชีวมวลของแต่ละบุคคลในแต่ละระดับโภชนาการ เนื่องจากเหตุดังกล่าว การสูญเสียครั้งใหญ่พลังงานสำหรับการสร้างเนื้อเยื่อใหม่และการหายใจของสิ่งมีชีวิต ห่วงโซ่อาหารไม่สามารถยาวได้ โดยปกติจะประกอบด้วย 3-5 หน่วย (ระดับโภชนาการ)

ความรู้เกี่ยวกับกฎของการผลิตในระบบนิเวศและความสามารถในการคำนึงถึงการไหลของพลังงานในเชิงปริมาณมีความสำคัญในทางปฏิบัติอย่างยิ่ง เนื่องจากการผลิตชุมชนทางธรรมชาติและชุมชนเทียม (agroienoses) เป็นแหล่งอาหารหลักสำหรับมนุษยชาติ การคำนวณที่แม่นยำการไหลของพลังงานและขนาดผลผลิตของระบบนิเวศทำให้สามารถควบคุมวัฏจักรของสารในระบบนิเวศได้ในลักษณะที่จะบรรลุผลผลิตสูงสุดของผลิตภัณฑ์ที่จำเป็นสำหรับมนุษย์

การสืบทอดและประเภทของพวกเขา

กระบวนการที่ชุมชนพันธุ์พืชและสัตว์ถูกแทนที่ด้วยชุมชนอื่นซึ่งมักจะซับซ้อนกว่ามาแทนที่เมื่อเวลาผ่านไป การสืบทอดทางนิเวศวิทยาหรือเพียงแค่สืบทอด

การสืบทอดทางนิเวศวิทยามักจะดำเนินต่อไปจนกว่าชุมชนจะมีเสถียรภาพและพึ่งพาตนเองได้ นักนิเวศวิทยาแยกแยะการสืบทอดทางนิเวศได้สองประเภท: ระดับประถมศึกษาและมัธยมศึกษา

การสืบทอดตำแหน่งเบื้องต้นคือการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของชุมชนในพื้นที่ขาดแคลนดิน

ระยะที่ 1 – การเกิดขึ้นของสถานที่ไร้ชีวิต

ขั้นที่ 2 – การตั้งถิ่นฐานของสิ่งมีชีวิตพืชและสัตว์ชนิดแรกในสถานที่แห่งนี้

ขั้นที่ 3 – การจัดตั้งสิ่งมีชีวิต

ระยะที่ 4 – การแข่งขันและการแทนที่ของสายพันธุ์

ระยะที่ 5 – การเปลี่ยนแปลงแหล่งที่อยู่อาศัยโดยสิ่งมีชีวิต สภาวะและความสัมพันธ์ค่อยๆ คงที่

กว้าง ตัวอย่างที่มีชื่อเสียงการสืบทอดขั้นต้นคือการทรุดตัวของลาวาที่แข็งตัวหลังจากการปะทุของภูเขาไฟ หรือความลาดชันหลังหิมะถล่มที่ทำลายหน้าดินทั้งหมด พื้นที่ของการขุดหลุมเปิดซึ่งชั้นบนสุดของดินถูกกำจัดออก เป็นต้น ในพื้นที่แห้งแล้งดังกล่าว การสืบทอดขั้นต้นจากหินเปลือยไปสู่ป่าสมบูรณ์อาจใช้เวลาหลายร้อยถึงหลายพันปี

การสืบทอดตำแหน่งรอง- การพัฒนาอย่างต่อเนื่องของชุมชนในพื้นที่ที่พืชพรรณตามธรรมชาติถูกกำจัดหรือถูกรบกวนอย่างรุนแรงแต่ดินยังไม่ถูกทำลาย การสืบทอดรองเริ่มต้นที่บริเวณที่เกิด biocenosis ที่ถูกทำลาย (ป่าหลังไฟ) การสืบทอดเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วเพราะว่า เมล็ดและส่วนของการเชื่อมต่ออาหารจะถูกเก็บรักษาไว้ในดินและเกิด biocenosis ถ้าเราพิจารณาการสืบทอดที่ดินรกร้างที่ไม่ได้ใช้ในการทำเกษตรกรรมเราจะเห็นได้ว่าทุ่งนาเดิมถูกปกคลุมอย่างรวดเร็วด้วยความหลากหลายของ พืชประจำปี- เมล็ดพันธุ์ต้นไม้: สน, สปรูซ, เบิร์ชและแอสเพนสามารถมาที่นี่ได้เช่นกัน บางครั้งก็เอาชนะระยะทางไกลด้วยความช่วยเหลือจากลมหรือสัตว์ ในตอนแรก การเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว จากนั้นเมื่อพืชโตช้าลง อัตราการสืบทอดก็ลดลง ต้นกล้าเบิร์ชก่อให้เกิดการเจริญเติบโตที่หนาแน่นซึ่งทำให้ดินบังและแม้ว่าเมล็ดต้นสนจะงอกพร้อมกับต้นเบิร์ช แต่ต้นกล้าของมันก็พบว่าตัวเองอยู่ในสภาพที่ไม่เอื้ออำนวยมาก แต่ก็ล้าหลังอยู่หลังต้นเบิร์ช เบิร์ชถูกเรียกว่า "ผู้บุกเบิกป่า" เพราะเกือบจะเป็นคนแรกที่ตั้งถิ่นฐานบนดินแดนที่ถูกรบกวนและมีความสามารถในการปรับตัวที่หลากหลาย ต้นเบิร์ชเมื่ออายุ 2-3 ปีสามารถสูงได้ 100-120 ซม. ในขณะที่ต้นสนเมื่ออายุเท่ากันแทบจะไม่ถึง 10 ซม. การเปลี่ยนแปลงยังส่งผลต่อส่วนประกอบของสัตว์ใน biocenosis ที่เป็นปัญหาอีกด้วย ในระยะแรก แมลงเต่าทองและผีเสื้อกลางคืนเบิร์ชจะเข้ามาอาศัยอยู่ จากนั้นนกจำนวนมากก็ปรากฏขึ้น: นกฟินช์ นกกระจิบ และนกกระจิบ สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมขนาดเล็กอาศัยอยู่: ปากร้าย, ตุ่น, เม่น การเปลี่ยนแปลงสภาพแสงเริ่มส่งผลดีต่อต้นคริสต์มาสต้นอ่อนซึ่งช่วยเร่งการเจริญเติบโต

ระยะการสืบทอดที่มั่นคงเมื่อชุมชน (biocenosis) เกิดขึ้นอย่างสมบูรณ์และอยู่ในสมดุลกับสิ่งแวดล้อมเรียกว่า วัยหมดประจำเดือนชุมชนไคลแม็กซ์มีความสามารถในการควบคุมตนเองและสามารถคงอยู่ในสภาวะสมดุลได้เป็นเวลานาน

ดังนั้นการสืบทอดจึงเกิดขึ้นซึ่งในตอนแรกเบิร์ชจากนั้นป่าสปรูซ - เบิร์ชผสมจะถูกแทนที่ด้วยป่าสปรูซบริสุทธิ์ กระบวนการทางธรรมชาติในการเปลี่ยนป่าเบิร์ชเป็นป่าสปรูซใช้เวลานานกว่า 100 ปี นั่นคือสาเหตุที่บางครั้งกระบวนการสืบทอดตำแหน่งจึงเรียกว่าการเปลี่ยนแปลงทางโลก

18. หน้าที่ของสิ่งมีชีวิตในชีวมณฑล สิ่งมีชีวิต -นี่คือจำนวนทั้งสิ้นของสิ่งมีชีวิต (ชีวมวลของโลก) มันเป็นระบบเปิดที่มีคุณลักษณะเฉพาะคือการเติบโต การสืบพันธุ์ การกระจาย การแลกเปลี่ยนสารและพลังงานกับสภาพแวดล้อมภายนอก การสะสมพลังงาน และการถ่ายทอดพลังงานในห่วงโซ่อาหาร สิ่งมีชีวิตทำหน้าที่ 5 ประการ:

1. พลังงาน (ความสามารถในการดูดซับ พลังงานแสงอาทิตย์แปลงเป็นพลังงานพันธะเคมีและส่งผ่านห่วงโซ่อาหาร)

2. แก๊ส (ความสามารถในการรักษาให้คงที่ องค์ประกอบของก๊าซชีวมณฑลอันเป็นผลมาจากความสมดุลของการหายใจและการสังเคราะห์ด้วยแสง)

3. ความเข้มข้น (ความสามารถของสิ่งมีชีวิตในการสะสมองค์ประกอบบางอย่างของสภาพแวดล้อมในร่างกายเนื่องจากมีการกระจายองค์ประกอบและการก่อตัวของแร่ธาตุ)

4. รีดอกซ์ (ความสามารถในการเปลี่ยนสถานะออกซิเดชันของธาตุและสร้างสารประกอบต่างๆ ในธรรมชาติเพื่อรองรับความหลากหลายของสิ่งมีชีวิต)

5. การทำลายล้าง (ความสามารถในการย่อยสลายอินทรียวัตถุที่ตายแล้วอันเนื่องมาจากวัฏจักรของสารเกิดขึ้น)

1. การทำงานของน้ำของสิ่งมีชีวิตในชีวมณฑลนั้นสัมพันธ์กับวัฏจักรของน้ำทางชีวภาพ ซึ่งมีความสำคัญในวัฏจักรของน้ำบนโลก

การปฏิบัติหน้าที่ข้างต้น สิ่งมีชีวิตปรับให้เข้ากับ สิ่งแวดล้อมและปรับให้เข้ากับความต้องการทางชีวภาพ (และหากเรากำลังพูดถึงบุคคลหนึ่งๆ ก็คือความต้องการทางสังคม) ในกรณีนี้ สิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อมจะพัฒนาโดยรวมเป็นหนึ่งเดียว แต่สิ่งมีชีวิตควบคุมสภาวะของสิ่งแวดล้อมได้

ปิรามิดทางนิเวศวิทยา

ห่วงโซ่อาหารอาจประกอบด้วยในทางทฤษฎี จำนวนมากลิงก์ แต่ในทางปฏิบัติแล้วจะต้องไม่เกิน 5–6 ลิงก์เนื่องจากเป็นผลมาจากการกระทำ กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์พลังงานจะสลายไปอย่างรวดเร็ว

กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ยังเป็นที่รู้จักกันในนามกฎการเพิ่มขึ้น เอนโทรปี(กรีก เอนโทรเปียเลี้ยว, การเปลี่ยนแปลง) ตามกฎหมายนี้ไม่สามารถสร้างหรือทำลายพลังงานได้ - มันถูกถ่ายโอนจากระบบหนึ่งไปอีกระบบหนึ่งและเปลี่ยนจากรูปแบบหนึ่งไปอีกระบบหนึ่ง

ในห่วงโซ่อาหาร ปริมาณของพืชที่ทำหน้าที่เป็นพื้นฐานของห่วงโซ่อาหารจะมากกว่ามวลของสัตว์กินพืชประมาณ 10 เท่า และแต่ละระดับอาหารที่ตามมาก็มีมวลน้อยกว่า 10 เท่าด้วย รูปแบบนี้เรียกว่ากฎ 10%: โดยเฉลี่ยแล้ว พลังงานที่ได้รับจากระดับก่อนหน้าไม่เกิน 1/10 จะถูกถ่ายโอนไปยังระดับโภชนาการถัดไป ดังนั้นหากพลังงานแสงอาทิตย์ประมาณหนึ่งเปอร์เซ็นต์สะสมอยู่ในพืช ตัวอย่างเช่น ที่ระดับโภชนาการที่ 4 ส่วนแบ่งของพลังงานจะเป็นเพียง 0.001%

โซ่รางวัลเป็นตัวแทนมาก ระบบไม่เสถียร เนื่องจากการสูญเสียลิงก์ใดๆ โดยไม่ได้ตั้งใจจะทำลายทั้งเชน ความยั่งยืนของธรรมชาติ ชุมชนได้รับการรับรองจากการมีอยู่ของสัตว์หลากหลายสายพันธุ์ที่ซับซ้อน เครือข่ายโภชนาการ - ในเครือข่ายดังกล่าว เมื่อลิงก์ใดๆ หลุด พลังงานจะเริ่มเคลื่อนที่ไปตามเส้นทางบายพาส ยังไง ประเภทเพิ่มเติมใน biogeocenosis ยิ่งเชื่อถือได้และมีเสถียรภาพมากขึ้นเท่านั้น

เพื่อให้เห็นภาพขนาดของค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนพลังงานจากระดับหนึ่งไปอีกระดับในห่วงโซ่อาหารของระบบนิเวศ จึงมีการใช้ปิรามิดทางนิเวศหลายประเภท

ปิรามิดเชิงนิเวศน์ –คือการแสดงความสัมพันธ์ระหว่างปริมาตรของอินทรียวัตถุหรือพลังงานในระดับที่อยู่ติดกันในรูปแบบกราฟิก (หรือแผนภาพ) ห่วงโซ่อาหาร .

แบบจำลองกราฟิกของปิรามิดได้รับการพัฒนาในปี 1927 โดยนักสัตววิทยาชาวอเมริกัน ชาร์ลส์ เอลตัน.

ฐานของปิรามิดเป็นระดับโภชนาการระดับแรก - ระดับของผู้ผลิตและ "พื้น" ถัดไปของปิรามิดนั้นถูกสร้างขึ้นตามระดับที่ตามมา - ผู้บริโภคที่มีคำสั่งซื้อต่างๆ ความสูงของบล็อกทั้งหมดเท่ากัน และความยาวเป็นสัดส่วนกับจำนวน ชีวมวล หรือพลังงานในระดับที่สอดคล้องกัน มีสามวิธีในการสร้างปิรามิดในระบบนิเวศ

ปิรามิดทางนิเวศวิทยาประเภทที่แพร่หลายที่สุดคือ:

ปิรามิดหมายเลขของเอลตัน;

ปิรามิดแห่งชีวมวล

ปิรามิดแห่งพลังงาน

หลักการของลินเดมันน์- ในปีพ. ศ. 2485 นักนิเวศวิทยาชาวอเมริกัน Lindeman ได้กำหนดหลักการของการเปลี่ยนแปลงพลังงานชีวเคมีในระบบนิเวศตามลักษณะทั่วไปของวัสดุเชิงประจักษ์ซึ่งเรียกว่าในวรรณกรรมด้านสิ่งแวดล้อม กฎหมาย 10%

หลักการของลินเดมันน์ - กฎของปิรามิดแห่งพลังงาน (กฎ 10 เปอร์เซ็นต์)โดยเฉลี่ยแล้วประมาณ 10% ของพลังงานที่ได้รับในระดับก่อนหน้าของปิรามิดทางนิเวศน์จะผ่านจากระดับโภชนาการหนึ่งผ่านห่วงโซ่อาหารไปยังระดับโภชนาการอื่น พลังงานที่เหลือก็สูญเสียไปเช่น การแผ่รังสีความร้อน, ในการเคลื่อนไหว ฯลฯ ผลจากกระบวนการเมแทบอลิซึม สิ่งมีชีวิตสูญเสียพลังงานประมาณ 90% ของพลังงานทั้งหมดในแต่ละจุดเชื่อมต่อของห่วงโซ่อาหาร ซึ่งใช้ไปกับการรักษาหน้าที่ที่สำคัญของพวกมัน

ปิรามิดเลขของเอลตันจะถูกนำเสนอในรูปแบบ จำนวนบุคคลโดยเฉลี่ย จำเป็นสำหรับโภชนาการของสิ่งมีชีวิตที่อยู่ในระดับโภชนาการที่ตามมา

พีระมิดแห่งตัวเลข(ความอุดมสมบูรณ์) สะท้อนถึงจำนวนสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดในแต่ละระดับ (รูปที่ 35)

ตัวอย่างเช่น ในการเลี้ยงหมาป่าตัวหนึ่ง เขาต้องมีกระต่ายอย่างน้อยหลายตัวจึงจะล่าได้ ในการเลี้ยงกระต่ายเหล่านี้คุณต้องมีพืชที่ค่อนข้างใหญ่

ตัวอย่างเช่น,เพื่อเป็นตัวแทนของห่วงโซ่อาหาร:

ใบโอ๊ค – หนอนผีเสื้อ – หัวนม

พีระมิดตัวเลขสำหรับหนึ่งหัวนม (ระดับที่สาม) แสดงถึงจำนวนหนอนผีเสื้อ (ระดับที่สอง) ที่มันกินในช่วงเวลาหนึ่ง เช่น ในหนึ่งวันที่มีแสงสว่าง ในระดับแรกของปิรามิด เนื่องจากมีการแสดงใบโอ๊กจำนวนมากตามที่จำเป็นในการเลี้ยงตัวหนอนตามจำนวนที่แสดงในระดับที่สองของปิรามิด

ปิรามิดแห่งชีวมวลและพลังงานแสดงอัตราส่วนปริมาณชีวมวลหรือพลังงานในแต่ละระดับธาตุอาหาร

ปิระมิดชีวมวลจะขึ้นอยู่กับการแสดงผลของการชั่งน้ำหนักมวลแห้งของอินทรียวัตถุในแต่ละระดับ และปิรามิดพลังงานจะขึ้นอยู่กับการคำนวณพลังงานชีวเคมีที่ถ่ายโอนจากพื้นฐานไปยังระดับบน ระดับเหล่านี้บนกราฟปิรามิดชีวมวล (หรือพลังงาน) จะแสดงเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าที่มีความสูงเท่ากัน ความกว้างของกราฟจะเป็นสัดส่วนกับปริมาณของมวลชีวมวลที่ถ่ายโอนไปยังแต่ละระดับถัดไป (ที่วางอยู่เหนือ) ของห่วงโซ่อาหารที่กำลังศึกษาอยู่

หญ้า (809) – สัตว์กินพืช (37) – สัตว์กินเนื้อ-1 (11) – สัตว์กินเนื้อ-2 (1.5)

โดยระบุค่าชีวมวลแห้ง (กรัม/ตร.ม.) ไว้ในวงเล็บ

2. พีระมิดชีวมวล – อัตราส่วนของมวลสิ่งมีชีวิตในระดับโภชนาการที่แตกต่างกัน โดยปกติแล้วใน biocenoses บนบก มวลรวมของผู้ผลิตจะมากกว่าแต่ละลิงก์ที่ตามมา ในทางกลับกัน มวลรวมของผู้บริโภคลำดับที่ 1 จะมีมากกว่ามวลรวมของผู้บริโภคลำดับที่ 2 เป็นต้น หากสิ่งมีชีวิตมีขนาดไม่แตกต่างกันมากเกินไป กราฟมักจะส่งผลให้เกิดปิรามิดขั้นบันไดที่มีปลายเรียว ดังนั้น ในการผลิตเนื้อวัว 1 กิโลกรัม คุณต้องใช้หญ้าสด 70–90 กิโลกรัม

ในระบบนิเวศทางน้ำ คุณยังสามารถได้รับปิรามิดของชีวมวลกลับหัวหรือกลับหัว เมื่อชีวมวลของผู้ผลิตน้อยกว่าของผู้บริโภค และบางครั้งก็เป็นตัวย่อยสลาย ตัวอย่างเช่น ในมหาสมุทร ด้วยผลผลิตแพลงก์ตอนพืชที่ค่อนข้างสูง มวลรวมของมัน ณ ขณะนั้นอาจน้อยกว่าผู้บริโภคผู้บริโภค (ปลาวาฬ ปลาตัวใหญ่, หอย)

ปิรามิดแห่งตัวเลขและชีวมวลสะท้อนกลับ คงที่ระบบต่างๆ กล่าวคือ ระบุลักษณะจำนวนหรือชีวมวลของสิ่งมีชีวิตในช่วงเวลาหนึ่ง พวกเขาไม่ได้ให้ข้อมูลที่ครบถ้วนเกี่ยวกับโครงสร้างทางโภชนาการของระบบนิเวศ แม้ว่าจะช่วยในการแก้ไขปัญหาในทางปฏิบัติหลายประการ โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่เกี่ยวข้องกับการรักษาความยั่งยืนของระบบนิเวศ

ปิรามิดของตัวเลขช่วยให้สามารถคำนวณจำนวนปลาที่จับได้หรือการยิงสัตว์ที่อนุญาตในช่วงฤดูล่าสัตว์ โดยไม่มีผลกระทบต่อการสืบพันธุ์ตามปกติ

3. พีระมิดแห่งพลังงานสะท้อนถึงปริมาณพลังงานที่ไหลผ่าน ความเร็วของมวลอาหารผ่านห่วงโซ่อาหาร โครงสร้างของ biocenosis นั้นได้รับอิทธิพลในระดับที่มากกว่าไม่ใช่จากปริมาณพลังงานคงที่ แต่ อัตราการผลิตอาหาร (รูปที่ 37)

เป็นที่ยอมรับกันว่าปริมาณพลังงานสูงสุดที่ถ่ายโอนไปยังระดับโภชนาการถัดไปในบางกรณีสามารถเป็น 30% ของพลังงานก่อนหน้าได้ และนี่คือใน สถานการณ์กรณีที่ดีที่สุด- ในไบโอซีนโนสและห่วงโซ่อาหารจำนวนมาก ปริมาณพลังงานที่ถ่ายโอนสามารถมีได้เพียง 1% เท่านั้น

ข้าว. 37. พีระมิดพลังงาน: พลังงานที่ไหลผ่านห่วงโซ่อาหารในทุ่งเลี้ยงสัตว์ (ตัวเลขทั้งหมดมีหน่วยเป็น กิโลจูลต่อเมตรยกกำลังสองคูณต่อปี)

โปรดทราบว่าปิรามิดทางนิเวศเป็นตัวอย่างที่ชัดเจนของหลักการของลินเดมันน์ และด้วยความช่วยเหลือสะท้อนให้เห็นถึงคุณลักษณะที่สำคัญของกระบวนการพลังงานในระบบนิเวศ กล่าวคือ เนื่องจากส่วนแบ่งพลังงานค่อนข้างน้อย (โดยเฉลี่ยประมาณหนึ่งในสิบ) ที่ถูกถ่ายโอนไปยังระดับถัดไป อย่างมาก พลังงานเพียงเล็กน้อยยังคงอยู่ในระบบนิเวศ และส่วนที่เหลือกลับคืนสู่ธรณีสเฟียร์ ดังนั้นด้วยห่วงโซ่อาหาร 4 ระดับ พลังงานชีวเคมีเพียงหมื่นเดียวเท่านั้นที่ยังคงอยู่ในระบบนิเวศ พลังงานที่เหลืออยู่เพียงเล็กน้อยในระบบนิเวศอธิบายว่าทำไมในระบบนิเวศทางธรรมชาติที่แท้จริงของห่วงโซ่อาหารจึงมีระดับไม่เกิน 5–6

ปิรามิดทางนิเวศวิทยา

ความสัมพันธ์เชิงหน้าที่ เช่น โครงสร้างทางโภชนาการ สามารถแสดงเป็นภาพกราฟิกในรูปแบบของสิ่งที่เรียกว่า ปิรามิดทางนิเวศวิทยาฐานของปิรามิดคือระดับของผู้ผลิต และระดับสารอาหารที่ตามมาจะก่อตัวเป็นพื้นและด้านบนของปิรามิด ปิรามิดทางนิเวศวิทยามีสามประเภทหลัก: 1) ปิรามิดของตัวเลขสะท้อนจำนวนสิ่งมีชีวิตในแต่ละระดับ (พีระมิดของเอลตัน) 2) ปิรามิดชีวมวล, ระบุลักษณะมวลของสิ่งมีชีวิต - น้ำหนักแห้งทั้งหมด, ปริมาณแคลอรี่ ฯลฯ ; 3) ปิรามิดผลิตภัณฑ์(หรือพลังงาน) มีลักษณะเป็นสากล แสดงการเปลี่ยนแปลงในการผลิตขั้นต้น (หรือพลังงาน) ในระดับโภชนาการที่ต่อเนื่องกัน

พีระมิดของตัวเลขแสดงรูปแบบที่ชัดเจนที่ Elton ค้นพบ: จำนวนบุคคลที่สร้างการเชื่อมโยงตามลำดับจากผู้ผลิตไปยังผู้บริโภคลดลงอย่างต่อเนื่อง (รูปที่ 5) รูปแบบนี้มีพื้นฐานมาจากข้อเท็จจริงที่ว่าเพื่อสร้างสมดุลของมวล ตัวใหญ่จำเป็นต้องมีร่างเล็กจำนวนมาก ประการที่สอง ปริมาณพลังงานจะหายไปจากระดับโภชนาการที่ต่ำลงไปสู่ระดับที่สูงขึ้น (มีเพียง 10% ของพลังงานถึงระดับก่อนหน้าจากแต่ละระดับ) และประการที่สาม มีความสัมพันธ์แบบผกผันระหว่างการเผาผลาญและขนาดของแต่ละบุคคล (ยิ่งสิ่งมีชีวิตเล็กลง ยิ่งเมแทบอลิซึมมีความเข้มข้นมาก อัตราการเติบโตและมวลชีวภาพก็จะยิ่งสูงขึ้น)

ข้าว. 5. แผนภาพแบบง่ายของปิรามิดของเอลตัน

อย่างไรก็ตาม ปิรามิดประชากรจะมีรูปร่างที่แตกต่างกันอย่างมากในระบบนิเวศที่แตกต่างกัน ดังนั้นจึงเป็นการดีกว่าที่จะนำเสนอตัวเลขในรูปแบบตาราง แต่แสดงชีวมวลในรูปแบบกราฟิก แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนถึงปริมาณของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดในระดับโภชนาการที่กำหนด เช่น ในหน่วยมวลต่อหน่วยพื้นที่ - g/m2 หรือปริมาตร - g/m3 เป็นต้น

ออกฤทธิ์ในระบบนิเวศน์ภาคพื้นดิน กฎถัดไป ปิรามิดชีวมวล: มวลรวมของพืชมากกว่ามวลของสัตว์กินพืชทั้งหมด และมวลของพวกมันมากกว่ามวลชีวภาพของผู้ล่าทั้งหมด กฎนี้ถูกสังเกตและชีวมวลของห่วงโซ่ทั้งหมดเปลี่ยนแปลงไปตามการเปลี่ยนแปลงของมูลค่าการผลิตสุทธิ อัตราส่วนของการเพิ่มขึ้นต่อปีซึ่งต่อชีวมวลของระบบนิเวศมีขนาดเล็กและแตกต่างกันไปในป่าในเขตทางภูมิศาสตร์ที่แตกต่างกันตั้งแต่ 2 ถึง 6 % และในทุ่งหญ้าเท่านั้น ชุมชนพืชสามารถเข้าถึง 40-55% และในบางกรณีในกึ่งทะเลทราย - 70-75% ในรูป รูปที่ 6 แสดงปิรามิดของชีวมวลของไบโอซีนโนสบางชนิด ดังที่เห็นได้จากภาพ สำหรับมหาสมุทร กฎข้างต้นของปิรามิดชีวมวลนั้นไม่ถูกต้อง - มันมีลักษณะกลับด้าน (กลับด้าน)

ข้าว. 6. ปิรามิดชีวมวลของ biocenoses บางชนิด: P - ผู้ผลิต; RK - ผู้บริโภคที่กินพืชเป็นอาหาร พีซี - ผู้บริโภคที่กินเนื้อเป็นอาหาร F – แพลงก์ตอนพืช; Z - แพลงก์ตอนสัตว์

ระบบนิเวศของมหาสมุทรมีแนวโน้มที่ชีวมวลจะสะสมในระดับสูงในหมู่ผู้ล่า สัตว์นักล่ามีอายุยืนยาวและอัตราการหมุนเวียนในรุ่นของมันต่ำ แต่สำหรับผู้ผลิต - สาหร่ายแพลงก์ตอนพืช - อัตราการหมุนเวียนอาจสูงกว่าปริมาณสำรองชีวมวลหลายร้อยเท่า ซึ่งหมายความว่าการผลิตสุทธิของพวกเขาที่นี่ยังเกินกว่าการผลิตที่ผู้บริโภคดูดซับ กล่าวคือ พลังงานที่ไหลผ่านระดับของผู้ผลิตมากกว่าที่ผู้บริโภคทั้งหมด

ดังนั้นจึงชัดเจนว่าควรสะท้อนอิทธิพลของความสัมพันธ์ทางโภชนาการที่มีต่อระบบนิเวศได้อย่างสมบูรณ์แบบยิ่งขึ้น เป็นกฎของผลิตภัณฑ์ (หรือพลังงาน) ปิรามิด:ในแต่ละระดับโภชนาการก่อนหน้านี้ ปริมาณชีวมวลที่สร้างขึ้นต่อหน่วยเวลา (หรือพลังงาน) จะมากกว่าระดับถัดไป

ห่วงโซ่อาหารหรือห่วงโซ่อาหารสามารถแสดงเป็นรูปปิรามิดได้ ค่าตัวเลขแต่ละขั้นตอนของปิรามิดสามารถแสดงได้ด้วยจำนวนบุคคล มวลชีวภาพ หรือพลังงานที่สะสมอยู่ในนั้น

ตาม กฎของปิรามิดแห่งพลังงานของ R. Lindemann และกฎสิบเปอร์เซ็นต์จากแต่ละขั้นตอน พลังงานหรือสสารประมาณ 10% (จาก 7 ถึง 17%) ในแง่พลังงานจะผ่านไปยังขั้นตอนถัดไป (รูปที่ 7) โปรดทราบว่าในแต่ละระดับต่อมา เมื่อปริมาณพลังงานลดลง คุณภาพจะเพิ่มขึ้น เช่น ความสามารถในการทำงานต่อหน่วยชีวมวลสัตว์เป็นจำนวนที่สูงกว่าปริมาณชีวมวลพืชที่เท่ากัน

ตัวอย่างที่โดดเด่นเป็นห่วงโซ่อาหารของทะเลเปิด ซึ่งได้แก่ แพลงก์ตอนและปลาวาฬ มวลของแพลงก์ตอนกระจายตัวอยู่ในน้ำทะเล และด้วยผลผลิตทางชีวภาพของทะเลเปิดน้อยกว่า 0.5 กรัมต่อลูกบาศก์เมตร 2 วัน -1 ปริมาณพลังงานศักย์ใน ลูกบาศก์เมตรน้ำทะเลมีขนาดเล็กเป็นอนันต์เมื่อเทียบกับพลังงานของปลาวาฬซึ่งมีมวลถึงหลายร้อยตัน อย่างที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าน้ำมันวาฬนั้น ผลิตภัณฑ์แคลอรี่สูงซึ่งใช้สำหรับให้แสงสว่างด้วยซ้ำ

ตามรูปสุดท้ายจะมีการกำหนดไว้ กฎหนึ่งเปอร์เซ็นต์: เพื่อความมั่นคงของชีวมณฑลโดยรวม ส่วนแบ่งของการบริโภคขั้นสุดท้ายที่เป็นไปได้ของการผลิตหลักสุทธิในแง่พลังงานไม่ควรเกิน 1%

รูปที่ 7 ปิรามิดแห่งการถ่ายเทพลังงานไปตามห่วงโซ่อาหาร (อ้างอิงจาก Yu. Odum)

ลำดับที่สอดคล้องกันยังถูกสังเกตในการทำลายอินทรียวัตถุด้วย: ประมาณ 90% ของพลังงานของการผลิตขั้นต้นบริสุทธิ์ถูกปล่อยออกมาโดยจุลินทรีย์และเชื้อรา, น้อยกว่า 10% โดยสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง และน้อยกว่า 1% โดยสัตว์มีกระดูกสันหลัง ซึ่งเป็นลำดับสุดท้าย ผู้มีส่วนร่วม

ท้ายที่สุดแล้ว กฎทั้งสามของปิรามิดสะท้อนถึงความสัมพันธ์ด้านพลังงานในระบบนิเวศ และปิรามิดของผลิตภัณฑ์ (พลังงาน) มีลักษณะที่เป็นสากล

ในธรรมชาติ ในระบบที่มีเสถียรภาพ ชีวมวลเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย กล่าวคือ ธรรมชาติมีแนวโน้มที่จะใช้การผลิตรวมทั้งหมด ความรู้เกี่ยวกับพลังงานของระบบนิเวศและตัวชี้วัดเชิงปริมาณทำให้สามารถพิจารณาความเป็นไปได้ในการกำจัดมวลชีวภาพของพืชและสัตว์จำนวนหนึ่งออกจากระบบนิเวศทางธรรมชาติได้อย่างแม่นยำ โดยไม่กระทบต่อผลผลิต

มนุษย์ได้รับผลิตภัณฑ์มากมายจากระบบธรรมชาติ แต่แหล่งอาหารหลักสำหรับเขาคือ เกษตรกรรม- เมื่อสร้างระบบนิเวศเกษตรแล้วบุคคลมุ่งมั่นที่จะได้รับผลิตภัณฑ์จากพืชพรรณบริสุทธิ์มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ แต่เขาต้องใช้เวลาครึ่งหนึ่งของมวลพืชในการเลี้ยงสัตว์กินพืชนก ฯลฯ ส่วนสำคัญของผลิตภัณฑ์ไปสู่อุตสาหกรรมและสูญเสียไปในของเสีย กล่าวคือ ส่วนที่หายไปที่นี่ประมาณ 90% เป็นการผลิตบริสุทธิ์ และมีเพียง 10% เท่านั้นที่นำไปใช้เพื่อการบริโภคของมนุษย์โดยตรง

ในระบบนิเวศทางธรรมชาติ การไหลของพลังงานยังเปลี่ยนแปลงทั้งในด้านความเข้มข้นและลักษณะเฉพาะ แต่กระบวนการนี้ถูกควบคุมโดยการกระทำ ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมซึ่งแสดงออกมาในพลวัตของระบบนิเวศโดยรวม

โดยอาศัยห่วงโซ่อาหารเป็นพื้นฐานสำหรับการทำงานของระบบนิเวศ นอกจากนี้ยังสามารถอธิบายกรณีของการสะสมในเนื้อเยื่อของสารบางชนิด (เช่น สารพิษสังเคราะห์) ซึ่งเมื่อพวกมันเคลื่อนตัวไปตามห่วงโซ่อาหาร จะไม่ มีส่วนร่วมในการเผาผลาญปกติของสิ่งมีชีวิต ตาม กฎของการเพิ่มประสิทธิภาพทางชีวภาพความเข้มข้นของสารมลพิษจะเพิ่มขึ้นประมาณสิบเท่าเมื่อเคลื่อนไปยังระดับที่สูงขึ้นของปิรามิดทางนิเวศน์ โดยเฉพาะสิ่งที่ดูเหมือนไม่มีนัยสำคัญ เนื้อหาที่เพิ่มขึ้นนิวไคลด์กัมมันตภาพรังสีในน้ำในแม่น้ำในระดับแรกของห่วงโซ่อาหารจะถูกดูดซึมโดยจุลินทรีย์และแพลงก์ตอนจากนั้นก็เข้มข้นในเนื้อเยื่อของปลาและถึงค่าสูงสุดในนกนางนวล ไข่ของพวกมันมีระดับนิวไคลด์กัมมันตภาพรังสีสูงกว่าการปนเปื้อนในพื้นหลังถึง 5,000 เท่า

ประเภทของระบบนิเวศ:

ระบบนิเวศมีการจำแนกหลายประเภท ประการแรก ระบบนิเวศถูกแบ่งออก โดยธรรมชาติของแหล่งกำเนิดและแบ่งออกเป็นธรรมชาติ (บึง ทุ่งหญ้า) และประดิษฐ์ (ที่ดินทำกิน สวน ยานอวกาศ)

ตามขนาดระบบนิเวศแบ่งออกเป็น:

1. ระบบนิเวศจุลภาค (เช่น trunk ต้นไม้ล้มหรือที่โล่งในป่า)

2. mesoecosystems (ป่าไม้ หรือป่าบริภาษ)

3. ระบบนิเวศมหภาค (ไทกา ทะเล)

4. ระบบนิเวศในระดับโลก (ดาวเคราะห์โลก)

พลังงานเป็นพื้นฐานที่สะดวกที่สุดในการจำแนกระบบนิเวศ ระบบนิเวศพื้นฐานมีสี่ประเภทตาม ประเภทของแหล่งพลังงาน:

1. ขับเคลื่อนโดยดวงอาทิตย์ ได้รับการอุดหนุนไม่ดี
2. ขับเคลื่อนโดยดวงอาทิตย์ และอุดหนุนจากแหล่งธรรมชาติอื่นๆ
3. ขับเคลื่อนโดยดวงอาทิตย์และอุดหนุนโดยมนุษย์
4. ขับเคลื่อนด้วยเชื้อเพลิง

ในกรณีส่วนใหญ่ สามารถใช้แหล่งพลังงานได้ 2 แหล่ง ได้แก่ ดวงอาทิตย์และเชื้อเพลิง

ระบบนิเวศน์ธรรมชาติที่ขับเคลื่อนโดยดวงอาทิตย์ได้รับเงินอุดหนุนเพียงเล็กน้อย- เหล่านี้เป็นทะเลเปิด, ป่าภูเขาสูง. พวกเขาทั้งหมดได้รับพลังงานเกือบทั้งหมดจากแหล่งเดียว - ดวงอาทิตย์และมีผลผลิตต่ำ การใช้พลังงานต่อปีประมาณอยู่ที่ประมาณ 10 3 -10 4 kcal-m 2 สิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในระบบนิเวศเหล่านี้ได้รับการปรับให้เข้ากับพลังงานและทรัพยากรอื่นๆ ในปริมาณที่จำกัด และนำไปใช้อย่างมีประสิทธิภาพ ระบบนิเวศเหล่านี้มีความสำคัญมากสำหรับชีวมณฑลเนื่องจากครอบครองพื้นที่อันกว้างใหญ่ มหาสมุทรครอบคลุมประมาณ 70% ของพื้นผิวโลก อันที่จริงสิ่งเหล่านี้คือระบบช่วยชีวิตหลักซึ่งเป็นกลไกที่ทำให้เสถียรภาพและรักษาสภาวะบน “ ยานอวกาศ" - โลก. ที่นี่อากาศปริมาณมหาศาลได้รับการบริสุทธิ์ทุกวัน น้ำจะถูกส่งกลับไปสู่การไหลเวียน และ สภาพภูมิอากาศรักษาอุณหภูมิและทำหน้าที่อื่นๆ ในการดำรงชีวิต นอกจากนี้ ที่นี่ยังมีการผลิตอาหารและวัสดุอื่นๆ โดยไม่ต้องใช้มนุษย์ ควรจะกล่าวถึงคุณค่าทางสุนทรียะของระบบนิเวศเหล่านี้ซึ่งไม่สามารถนำมาพิจารณาได้

ระบบนิเวศทางธรรมชาติที่ขับเคลื่อนโดยดวงอาทิตย์ ได้รับการสนับสนุนจากแหล่งธรรมชาติอื่นๆ, เป็นระบบนิเวศที่มีความอุดมสมบูรณ์ตามธรรมชาติและผลิตอินทรียวัตถุส่วนเกินที่สามารถสะสมได้ พวกเขาได้รับเงินอุดหนุนพลังงานธรรมชาติในรูปของพลังงานจากกระแสน้ำ คลื่น กระแสน้ำ สารอินทรีย์และแร่ธาตุที่มาจากพื้นที่กักเก็บน้ำที่มีฝนและลม ฯลฯ การใช้พลังงานมีตั้งแต่ 1 * 10 4 ถึง 4 * 10 4 kcal * m - 2 *ปี -1 . ส่วนชายฝั่งทะเลของปากแม่น้ำเช่นอ่าวเนวา - ตัวอย่างที่ดีระบบนิเวศที่มีความอุดมสมบูรณ์มากกว่าพื้นที่ติดกันโดยได้รับพลังงานแสงอาทิตย์ในปริมาณเท่ากัน ภาวะเจริญพันธุ์ที่มากเกินไปสามารถสังเกตได้ในป่าฝน

ระบบนิเวศที่ขับเคลื่อนโดยดวงอาทิตย์และได้รับเงินอุดหนุนจากมนุษย์, คือระบบนิเวศเกษตรทางบกและทางน้ำที่ได้รับพลังงานไม่เพียงแต่จากดวงอาทิตย์เท่านั้น แต่ยังมาจากมนุษย์ในรูปแบบของการอุดหนุนพลังงานด้วย ผลผลิตที่สูงได้รับการสนับสนุนจากพลังงานกล้ามเนื้อและพลังงานเชื้อเพลิง ซึ่งนำไปใช้ในการเพาะปลูก การชลประทาน การปฏิสนธิ การคัดเลือก การแปรรูป การขนส่ง ฯลฯ ขนมปัง ข้าวโพด มันฝรั่ง “ส่วนหนึ่งทำมาจากน้ำมัน” เกษตรกรรมที่มีประสิทธิผลมากที่สุดจะได้รับพลังงานในปริมาณเท่ากันโดยประมาณกับระบบนิเวศทางธรรมชาติที่มีประสิทธิผลมากที่สุดประเภทที่สอง การผลิตถึงประมาณ 50,000 kcal*m -2 ปี -1 . ความแตกต่างระหว่างสิ่งเหล่านั้นก็คือ มนุษย์ควบคุมพลังงานมากที่สุดเท่าที่เป็นไปได้เพื่อการผลิตอาหารประเภทที่จำกัด ในขณะที่ธรรมชาติแจกจ่ายอาหารไปหลายประเภทและสะสมพลังงานสำหรับ "วันฝนตก" ราวกับใส่ไว้ในกระเป๋าที่แตกต่างกัน กลยุทธ์นี้เรียกว่า “กลยุทธ์ความหลากหลายเพื่อความอยู่รอด”

ระบบนิเวศอุตสาหกรรมและเมืองที่ขับเคลื่อนด้วยเชื้อเพลิงคือความสำเร็จอันสูงสุดของมนุษย์ ในเมืองอุตสาหกรรม พลังงานเชื้อเพลิงที่มีความเข้มข้นสูงไม่ได้เสริม แต่มาแทนที่พลังงานแสงอาทิตย์ อาหารซึ่งเป็นผลผลิตของระบบที่ขับเคลื่อนโดยดวงอาทิตย์ ถูกนำเข้ามาในเมืองจากภายนอก คุณลักษณะของระบบนิเวศเหล่านี้คือความต้องการพลังงานจำนวนมหาศาลในเขตเมืองที่มีประชากรหนาแน่น ซึ่งมีขนาดใหญ่กว่าระบบนิเวศสามประเภทแรกสองถึงสามเท่า หากในระบบนิเวศที่ไม่ได้รับเงินอุดหนุน การไหลเข้าของพลังงานอยู่ในช่วงตั้งแต่ 10 3 ถึง 10 4 kcal*m -2 ปี -1 และในระบบที่ได้รับเงินอุดหนุนประเภทที่สองและสาม - ตั้งแต่ 10 4 ถึง 4*10 4 kcal*m -2 ปี -1 จากนั้นในเมืองอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ การใช้พลังงานสูงถึงหลายล้านกิโลแคลอรีต่อ 1 m 2: นิวยอร์ก -4.8 * 10 6, โตเกียว - 3 * 10 6, มอสโก - 10 6 kcal * m -2 ปี -1

การใช้พลังงานของมนุษย์ในเมืองโดยเฉลี่ยมากกว่า 80 ล้านกิโลแคลอรี*ปี -1 ; ในด้านโภชนาการต้องการพลังงานเพียงประมาณ 1 ล้านกิโลแคลอรี*ปี -1 ดังนั้นสำหรับกิจกรรมประเภทอื่นๆ ทั้งหมด ( ครัวเรือนการขนส่ง อุตสาหกรรม ฯลฯ) คนเราใช้พลังงานมากกว่าที่จำเป็นสำหรับการทำงานทางสรีรวิทยาของร่างกายถึง 80 เท่า แน่นอนว่าในประเทศกำลังพัฒนาสถานการณ์ค่อนข้างแตกต่างออกไป

ใยอาหารในแต่ละ biogeocenosis มีโครงสร้างที่ชัดเจน

โดยแสดงลักษณะเฉพาะด้วยจำนวน ขนาด และมวลรวมของสิ่งมีชีวิต (ชีวมวล) ในแต่ละระดับของห่วงโซ่อาหาร สำหรับทุ่งหญ้า ห่วงโซ่อาหารโดดเด่นด้วยการเพิ่มความหนาแน่นของประชากร อัตราการสืบพันธุ์ และผลผลิตของชีวมวล

ลดชีวมวลเมื่อเปลี่ยนจากที่หนึ่ง ระดับโภชนาการในทางกลับกัน เป็นเพราะผู้บริโภคไม่สามารถดูดซึมอาหารทุกชนิดได้

ตัวอย่างเช่น ในหนอนผีเสื้อกินใบ วัสดุพืชเพียงครึ่งหนึ่งเท่านั้นที่ถูกดูดซึมในลำไส้ ส่วนที่เหลือจะถูกขับออกมาในรูปของอุจจาระ

นอกจากนี้ส่วนใหญ่แล้ว สารอาหารซึ่งถูกดูดซึมโดยลำไส้ ถูกใช้ไปกับการหายใจ และในที่สุดมีเพียง 10-15% เท่านั้นที่จะถูกนำไปใช้เพื่อสร้างเซลล์และเนื้อเยื่อใหม่ของหนอนผีเสื้อ ด้วยเหตุนี้ การผลิตสิ่งมีชีวิตในแต่ละระดับโภชนาการที่ตามมาจึงน้อยกว่าการผลิตครั้งก่อนเสมอ (โดยเฉลี่ย 10 เท่า) กล่าวคือ มวลของแต่ละจุดเชื่อมต่อที่ตามมาในห่วงโซ่อาหารจะลดลงอย่างต่อเนื่อง รูปแบบนี้เรียกว่ากฎของปิรามิดนิเวศน์

มีสามวิธีในการสร้างปิรามิดในระบบนิเวศ:

• 1. ปิรามิดประชากรสะท้อนถึงอัตราส่วนตัวเลขของบุคคลที่มีระดับโภชนาการต่างกันในระบบนิเวศ หากสิ่งมีชีวิตในระดับโภชนาการเดียวกันหรือต่างกันมีขนาดแตกต่างกันอย่างมาก ปิรามิดประชากรจะให้ความคิดที่บิดเบี้ยวเกี่ยวกับความสัมพันธ์ที่แท้จริงระหว่างระดับโภชนาการ ตัวอย่างเช่นในชุมชนแพลงก์ตอนจำนวนผู้ผลิตมากกว่าจำนวนผู้บริโภคหลายสิบเท่าและในป่าผู้บริโภคหลายแสนคนสามารถกินอวัยวะของต้นไม้ต้นเดียว - ผู้ผลิต
• 2. พีระมิดชีวมวลแสดงปริมาณสิ่งมีชีวิตหรือชีวมวลในแต่ละระดับธาตุอาหาร ในระบบนิเวศภาคพื้นดินส่วนใหญ่ ชีวมวลของผู้ผลิต กล่าวคือ มวลรวมของพืช มีมากที่สุด และชีวมวลของสิ่งมีชีวิตในแต่ละระดับโภชนาการที่ตามมาจะน้อยกว่าครั้งก่อน อย่างไรก็ตาม ในบางชุมชน ชีวมวลของผู้บริโภคลำดับแรกจะมีมากกว่าชีวมวลของผู้ผลิต ตัวอย่างเช่น ในมหาสมุทร ซึ่งผู้ผลิตหลักคือสาหร่ายเซลล์เดียวซึ่งมีอัตราการสืบพันธุ์สูง การผลิตต่อปีของพวกมันอาจมากกว่าปริมาณสำรองชีวมวลหลายสิบหรือหลายร้อยเท่า ในเวลาเดียวกัน ผลิตภัณฑ์ทั้งหมดที่เกิดจากสาหร่ายมีส่วนเกี่ยวข้องอย่างรวดเร็วในห่วงโซ่อาหาร ซึ่งการสะสมของชีวมวลสาหร่ายมีน้อย แต่เนื่องจากอัตราการสืบพันธุ์ที่สูง สาหร่ายปริมาณน้อยจึงเพียงพอที่จะรักษาอัตราการสร้างใหม่ได้ สารอินทรีย์ ในเรื่องนี้ปิรามิดของชีวมวลในมหาสมุทรมีความสัมพันธ์แบบผกผันนั่นคือ "ฤvertedษี" ในระดับโภชนาการที่สูงขึ้นมีแนวโน้มที่จะสะสมชีวมวลเหนือกว่าเนื่องจากช่วงชีวิตของผู้ล่านั้นยาวนานอัตราการหมุนเวียนของรุ่นของพวกเขาในทางกลับกันต่ำและส่วนสำคัญของสารที่เข้าสู่ห่วงโซ่อาหารจะยังคงอยู่ในนั้น ร่างกาย;
• 3. ปิรามิดพลังงานสะท้อนปริมาณพลังงานที่ไหลในวงจรไฟฟ้า รูปร่างของปิรามิดนี้ไม่ได้รับผลกระทบจากขนาดของบุคคล และจะมีรูปทรงสามเหลี่ยมโดยมีฐานกว้างที่ด้านล่างเสมอ ตามกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ ดังนั้น ปิรามิดพลังงานจึงให้ภาพที่สมบูรณ์และถูกต้องที่สุดเกี่ยวกับการจัดองค์กรตามหน้าที่ของชุมชน ของกระบวนการเผาผลาญทั้งหมดในระบบนิเวศ หากปิรามิดแห่งตัวเลขและชีวมวลสะท้อนถึงสถิตยศาสตร์ของระบบนิเวศ (จำนวนและมวลชีวภาพของสิ่งมีชีวิตในช่วงเวลาที่กำหนด) ปิรามิดแห่งพลังงานจะสะท้อนถึงพลวัตของการเคลื่อนตัวของมวลอาหารผ่านห่วงโซ่อาหาร ดังนั้นฐานในปิรามิดของตัวเลขและชีวมวลอาจมีมากกว่าหรือน้อยกว่าระดับโภชนาการที่ตามมา (ขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของผู้ผลิตและผู้บริโภคในระบบนิเวศที่แตกต่างกัน) ปิรามิดแห่งพลังงานจะแคบลงเสมอ นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าพลังงานที่ใช้ในการหายใจไม่ได้ถูกถ่ายโอนไปยังระดับโภชนาการถัดไปและออกจากระบบนิเวศ ดังนั้นแต่ละระดับต่อมาจะน้อยกว่าระดับก่อนหน้าเสมอ ในระบบนิเวศภาคพื้นดิน การลดลงของปริมาณพลังงานที่มีอยู่มักจะมาพร้อมกับการลดลงของความอุดมสมบูรณ์และชีวมวลของแต่ละบุคคลในแต่ละระดับโภชนาการ เนื่องจากการสูญเสียพลังงานจำนวนมากสำหรับการสร้างเนื้อเยื่อใหม่และการหายใจของสิ่งมีชีวิต ห่วงโซ่อาหารจึงไม่สามารถยาวได้ โดยทั่วไปแล้วจะประกอบด้วยลิงก์ 3-5 อัน (ระดับโภชนาการ)