Целостность биологического круговорота веществ

Все группы организмов в совокупности обеспечивают целостность биологического круговорота веществ, в форме которого только и возможно существование и развитие земной жизни. Эти же группы организмов представляют собой основные звенья пищевой, или трофической, цепи. И именно ее выявление и изучение циркулирующих по этой цепи потоков вещества и энергии позволили экологам в середине XX столетия найти принципиально новые возможности для количественного исследования структуры и закономерностей функционирования и эволюции экосистем, что и составляет главную задачу экологии.

К важнейшим из этих закономерностей следует отнести правила перехода вещества и энергии по уровням трофической цепи и представления о функциях организмов на ее разных уровнях.

Так, было установлено правило десяти процентов, согласно которому от автотрофов-продуцентов на уровень травоядных консументов передается около 10% первичной биологической продукции, от консументов первого порядка (травоядных) на следующий уровень консументов (хищников) — также около 10% вещества. А если в конкретной экосистеме существует не один, а более уровней хищников (например, хищные ящерицы питаются травоядными насекомыми, а хищные птицы — ящерицами), то на следующий уровень хищников передаются опять-таки те же 10% вещества. Отсюда следует, что на продукционной ветви экосистемы не может существовать более пяти трофических уровней, поскольку уже на четвертом уровне доля доступного для использования вещества весьма незначительна (0,1% исходного).

Этой закономерностью определяется и возможная максимальная биомасса консументов на каждом трофическом уровне, последовательно уменьшающаяся по мере перехода на более высокие уровни.

Обычно биомассу организмов на разных уровнях продукционной ветви трофической цепи представляют в виде пирамиды биомасс, основанием которой служит масса первичных продуцентов, а вершиной — масса последнего уровня хищников.

С этой же закономерностью связана и функциональная роль организмов разных трофических уровней. Так, хищники, особенно самого верхнего уровня, играют роль главных регуляторов различных процессов в экосистеме. Вот почему изменения на средних и верхних уровнях цепи особенно важны. И человеку, все более активно вторгающемуся в функционирование экосистем, следует действовать весьма осторожно. Опасные последствия таких вторжений широко известны. Например, кампания по уничтожению воробьев в Китае, которые съедали якобы чрезмерно много зерен хлебных злаков и тем самым наносили ущерб сельскому хозяйству, привела к тому, что на полях стремительно размножились не менее опасные для посевов зерновых насекомые, также входящие в рацион воробьев. В действительности, следовало не уничтожать воробьев, а способствовать естественному регулированию их численности, поддерживая, например, численность хищных птиц.