Главная > Разное > Устойчивость биологических сообществ
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

§ 14. Об экосистеме источников Силвер-Спринге

Для экспериментальной проверки разработанной нами теории трофических цепей мы воспользовались данными Г. Одума, тщательно исследовавшего конкретную экосистему теплых источников Силвер-Спринге во Флориде.

Для нас очень важно, что это экологическое сообщество находится в устойчивом равновесном состоянии, а все колебания биомассы носят сезонный характер. В работе Одума приведены данные по урожаям на корню и потокам энергии для пяти трофических уровней: продуцентов растительноядных плотоядных верховных хищников и редуцентов, замыкающих трофические цепи. Биомассы (в сухой массы) этих уровней равны соответственно: биомасса редуцентов равна 5. В качестве определяющего ресурса мы будем рассматривать энергию, поэтому трофическую цепь можно считать незамкнутой. По этой же причине мы не включаем в цепь редуцентов, питающихся мертвой органикой и замыкающих цепь по веществу.

Рис. 35. Упрощенная схема энергетических потоков в экосистеме источников Сильвер-Спринге.

Необходимо, однако, заметить, что уравнения трофической цепи (2.4) допускают накопление неиспользованного ресурса, тогда как солнечная энергия в своей исходной форме, естественно, не накапливается. Тем не менее этими уравнениями можно пользоваться и в данном случае, поскольку в равновесии весь поступивший ресурс немедленно используется первым трофическим уровнем, протекая через блок R без каких-либо потерь. С другой стороны, как будет показано ниже, интересующие нас значения критических скоростей не зависят ни от , ни от , т. е. величин, определяющих состояние ресурсной переменной.

Схема потоков энергии в экосистеме изображена на рис. 35, где все величины выражены в Она несколько упрощена по сравнению с оригинальной схемой Г. Одума. В частности, в смертность (члены ) включена не только та часть заключенной в биомассе энергии, которая поступает к редуцентам-разлагателям, но и энергия биомассы, уносимой из экосистемы течением. Кроме того, не учитывается поступление органики извне (в силу относительной малости этой величины).

Используя формулы § 3, вычислим значения критических скоростей

Из этих формул видно, что не зависят от величины

Поскольку , то . Аналогично . Стационарные биомассы уровней выражены в граммах сухого веса, а энергетические потоки — в килокалориях; поэтому будем предполагать, что масштабный коэффициент перехода равен , так что и т. д. Конкретное значение для нас несущественно, поскольку входят в выражения для в таких комбинациях, что коэффициенты взаимно сокращаются. Так как

то

Соответственно из равенств

находим, что

Подставляя значения в (14.1), получим

Видно, что реальная скорость поступления ресурса Q больше , т. е. продуктивность уровня продуцентов и параметры экосистемы таковы, что она допускает существование четырех трофических уровней. Предположим, что мы хотим интродуцировать в эту экосистему вид, занимающий пятый уровень, т. е. питающийся особями четвертого уровня. Пусть характеристики этого вида такие же, как и у видов четвертого уровня, т. е. и Тогда согласно (14.1) т. е. для успешной интродукции необходимо, чтобы скорость поступления ресурса Q (или же продуктивность первого уровня) повысилась почти вдвое. С другой стороны, если продуктивность продуцентов в силу каких-то причин (например, появления токсических загрязнений) уменьшится всего на 12%, то это приведет к нарушению устойчивости нетривиального равновесия с четырьмя уровнями и, как следствие, к элиминации верховных хищников.

Рассмотрим теперь некоторую усредненную экосистему с параметрами и со средним коэффициентом смертности принимающим несколько значений: . Найдя значения безразмерной переменной равные 6,5; 5,69 и 4,92, по графику рис. 30 можно видеть, что экосистема будет содержать 4, 4 и 3 уровня соответственно. Это еще одно доказательство того, что даже в таких богатых экосистемах, как Сильвер-Спринге, число трофических уровней невелико. В экосистемах, расположенных в более высоких широтах, число этих уровней может быть еще меньше, поскольку там возрастают затраты организмов на дыхание и к. п. д. переработки биомассы уменьшается. Влияние этого эффекта может быть ослаблено увеличением напряженности трофических связей, что приводит к уменьшению доли отмирающей биомассы; однако это уменьшение в значительной степени компенсируется общим ужесточением условий внешней среды, вследствие чего повышается вероятность гибели особей. Для ответа на вопрос, к какому суммарному эффекту приводят эти взаимно противоположные влияния, необходимы дополнительные исследования, в том числе и на моделях, разработанных в этой главе.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление