Екологічні системи, їх біологічна продуктивність

Угруповання живих організмів тісно пов'язані з неорганічним середовищем з допомогою речовинно-енергетичних зв'язків. Їх існування постійно підтримується притоком запасів неорганічних речовин через системи кругообігів речовин. В той час біогенні елементи, органічні рештки повертаються в середовище як в процесі життєдіяльності організмів, так і після їх смерті. Любу сукупність організмів і неорганічних компонентів, взаємопов'язаних кругообігом речовин, називають екосистемою. Автор терміну «екосистема» англійський вчений А. Генслі розглядав їх як основні одиниці природи. Він вказував на те, що термін може застосовуватись як по відношенню до краплі води, так і Океану в цілому. Це — одиниця функціональна, яку не обов'язково відмежовувати в просторі від інших екосистем. На відміну від біогеоценозу екосистема може бути І штучно створеною (акваріум, космічний корабель і т. д.).

Підтримання кругообігу речовин в екосистемі відбувається за умови наявності запасу неорганічних речовин у сприятливій для засвоєння формі, а також трьох функціонально відмінних груп організмів: продуцентів, консументів, редуцентів. Продуцентами виступають автотрофні зелені рослини, які продукують органічну речовину за рахунок неорганічних сполук. Консументи — це гетеротрофні організми, які споживають органічну речовину. І трансформують її в нові форми. Редуценти живуть за рахунок мертвих органічних решток, переводячи їх в неорганічні сполуки.

В процесі фотосинтезу продукується біомаса. Приріст біомаси за одиницю часу носить назву продуктивності організмів, органічна маса, створена при цьому — первинна продукція. Частина цієї продукції йде на підтримання життєдіяльності рослин (дихання), тому існує поняття чистої продукції за вирахуванням затрат на дихання. Чиста первинна продукція використовується консументами і редуцентами. Приріст маси консументів за одиницю часу носить назву вторинної продукції угруповання.

Всім екосистемам властиве певне кількісне співвідношення первинної і вторинної продукції, яке отримало назву правила піраміди продукції, згідно якого: на кожному попередньому трофічному рівні обсяг біомаси за одиницю часу (біологічна продуктивність) більший, ніж на наступному (рис. 6.).

У більшості екосистем справедливе правило піраміди біомас, тобто коли сумарна маса рослин більша біомаси всіх фітофагів і травоїдних, а їх маса відповідно перевищує масу всіх хижаків.

В тих трофічних ланцюгах, де передача енергії йде по лінії хижак — жертва, часто витримується правило піраміди чисел: загальне число особин, задіяних у ланцюги живлення, з кожним рівнем зменшується.