Биоценоздардағы қоректік торлар көптеген қысқа қатарлардан түзіледі. Бұл қатарларда ағзалар бір-біріне заттар мен жасыл өсімдіктер жинаған энергияны беріп отырады. Алдыңғы түр келесі түр үшін азық болып табылатын мұндай қатарларды қоректену тізбегі деп атайды. Қоректену тізбегінің жеке звенолары трофтық деңгейлер деп аталады.
Күннен энергияны бірдей сатылар арқылы алатын ағзалар бір трофтық деңгейге жатады. Жасыл өсімдіктер (автотрофтар) бірінші трофтық, екінші – бірінші ретті консументтер, биоқоректілермен қоректенетін бірінші реттік жыртқыштар-үшінші (екінші реттік консументтер), екінші ретті жыртқыштар – төртінші (3-ші ретті консументтер) деңгейді құайды (4.3-сурет).
4.3-сурет. Трофтық деңгейлер және қоректену
пирамидасының сызбанұсқасы
Қоректік тізбектердің екі түрін: жайылымдық және детритті бөліп көрсетуге болады:
Жайылымдық тізбек
Жасыл өсімдік →шөпқоректі жануарлар→жыртқыш
(қоян) (түлкі)
Детритті тізбек
Өлген органикалық микроорганизмдер → зат (детрит)→
(бактериялар, саңырауқұлақтар) (қосжақтаулы моллюскалар, жауынқұртта)
→ детритофагтар→ детритофагтар жыртқыштары
(бунақденелілердің нәсілдері) (құстар,жертесерлер және т.б.)
Қоректік тізбектер бір-бірімен тығыз байланысты. Олар қоректену торын түзеді. Әр өндірушіден (продуцент) бірнеше консумент болады. Ал консументтердің көпшілігі полифагтар (грек тілінен аударғанда – көп), яғни бір емес, бірнеше қоректену көзін пайдаланады.
Көптеген түрлер әр түрлі қоректік тізбектерге кіруі және әр түрлі орында болуы мүмкін. Мысалы, аюлар өсімдіктермен де, жануарлармен де, өлекселермен де қоректенеді. Олар трофтық қатынастармен, көптеген жануарлар мен өсімдіктердің түрлерімен байланысқан. Қоректік тізбектер табиғатта күрделі шиеленісіп кеткен.
Нақты қоректік тізбектерде өсімдік текті тамақтағы энергияның берілетін мөлшерін есептеуге және тасымалдауын бақылауға болады.
Энергия тасымалдау кезінде қоректік тізбектердегі қатынастар нәтижесінде әрбір бірлестік белгілі бір трофтық құрылымға ие болады.
8. Экологиялық пирамидалар (сандар, биомасса, энергия пирамидасы)
Жалпы жағдайда трофтық құрылымды кезекті трофтық деңгейлердегі уақыт бірлігіндегі аудан бірлігіне шаққан энергия шамасымен анықтауға болады. Оларды экологиялық пирамида түрінде кескіндеуге болады. Бұл құбылысты зерттеген Ч. Элтон (1927ж.) экологиялық пирамиданың үш негізгі типін бөліп көрсететді (4.4-сурет).
Сандар пирамидасы Биомасса пирамидасы Энергия пирамидасы
(аудан бірлігіндегі (биомассаның құрғақ (Дж/ м², жыл)
даралар саны) салмағы г/м²)
4.4-сурет. Экологиялық пирамданың типтері
1. Сандар пирамидасы (м²/даралар саны) әр түрлі трофтық деңгейдегі ағзалардың санын көрсетеді. Орманның жайылымдық қоректік тізбегінде, продуцент – ағаш, ал бірінші ретті консумент – бунақ денелілер болғанда, бірінші реттік консументтердің деңгейі саны жағынан өндірушілер деңгейімен салыстырғанға байланысты. Бұл кезде сандар пиамидасы кері болады.
2. Биомассалар пирамидасы әр түрлі торфтық деңгейдегі тірі заттың жалпы құрғақ массасын сипаттайды (органикалық заттардың құрғақ массасы г/ м²). Өндірушілері өте ұсақ және консументтері ірі болған экожүйелерде соңғысының жалпы массасы барлық кезде продуценттердің жалпы массасынан жоғары болады, яғни биомасса пирамидасы да кері болады.
3. Энергия пирамидасы (Дж/ м² жыл) кезекті трофтық деңгейлердегі энергия ағынының шамасын немесе «өнімділігін» көрсетеді. Энергетикалық пирамида барлық кезде жоғары қарай сүйірленеді. Бірақ тамақпен бірге жұйеге түсетін барлық энергия көздері есепке алынуы керек.
9. Экожүйелердің өнімділігі (бастапқы және туындаушы өнім)
Бірлестіктерге тән қасиет – олардың жаңа биомасса жасауға қабілеті болып табылады. Бұл қасиет жүйенің өнімділігі ұғымының негізінде жатыр.
Экожүйелердегі органикалық заттың жасалу жылдамдығын – биологиялық өнімділік деп атайды. Тірі ағзалардың денесінің массасы биомасса деп атайды. Экожүйенің биологиялық өнімділігі – бұл олардағы биомассаның жасалу жылдамдығы.
Бірінші реттік өнімділік деп, бірінші реттік өндірушілердің биомассасының түзілу жылдамдығын айтады. Бұл маңызды көрсеткіш. Себебі ол экожүйенің биотикалық компоненті арқылы өтетін жалпы энергия ағынын, яғни экожүйеде мүмкін болатын тірі ағзалардың санын анықтайды.
100% күн энергиясының шамамен 1% - ы ғана хлорофилл сіңіреді де, органикалық молекулалардың синтезіне пайдаланады (қалған 99%-ы күн энергиясы шағылысады, жылуға айналып сіңіріледі немес суды буландыруға жұмсалады).
Өсімдіктердің энергияны жинау (химиялық байланыстар энергиясы түрінде) жылдамдығын жалпы бірінші реттік өнім деп атайды (ЖБӨ). Шамамен бұл энергияның 20% өсімдіктер тыныс алуға және басқа тіршілік қызметіне жұмсайды. (R)
Тыныс алу мен басқа да тіршілік процестеріне жұмсалатын энергияны алып тастағандағы органикалық заттың жиналу жылдамдығын таза бірінші реттік өнім (ТБӨ) деп атайды:
ТБӨ= ЖБӨ - R
Қоректену кезінде тамақ (зат пен энергия) бір трофтық деңгейден екіншісіне өтеді. Қорытылмаған тамақты жануарлар экперименттерімен сыртқа шығарады (мұнда да органикалық затқа жиналған энергияның белгілі бір мөлшері болады).
Жануарлар да өсімдікер тәрізді энергияның бір бөлігін тыныс алу мен басқа да тіршілік процестеріне жұмсайды. Тыныс алу, ас қорыту және экскрецияға кеткен шығыннан басқа қалған энергия өсуге, тіршілігін ұстап тұруға және көбеюге жұмсалады.
Гетеротрофты ағзалардың органикалық заттарды жинау жылдамдығын екінші ретті өнім (ЕӨ) деп атайды. Екінші ретті өнім барлық трофтық деңгейлерде болады.
Консументтердің энергетикалық байланысы төмендегі сызба бойынша түзіледі:
Пайдаланған тамақ = өсу + тыныс лау + және басқа тіршілік процестері + экскременттер
немесе
Р = П + R + Н.
Мұндағы: Р – консументтің рационы, яғни белгілі бір уақытта жейтін тамақ мөлшері, энергия бірлігіне берілген;
П – ағзаның өсуіне жұмсалатын энергия;
R – тыныс алу және басқа тіршілік процестеріне жұмсалатын энергия;
Н – экскременттер түрінде шығарылған, қорытылмаған тамақтың энергиясы.
Қоректік тізбектің әр звеносында энергияның бір бөлігі басқа түрге өтеді.
Шамамен бұл шығын қоректену тізбегі арқылы энергияның әрбір беріліуі кезінде 90% - ға жуық болады. Егер өсімдік ағзасының бірінші реттік өнімі 1000Дж.болса, оны шөпқоректі жануарлар толық пайдаланса, жануардың денесінде оның бар болғаны 100 Дж.,жыртқыштың денесінде бар болғаны 10Дж.,егер жыртқышты басқа жыртқыш жесе, онда оның үлесіне тек 1Дж тиеді.
Жасыл өсімдіктер жинағы энергия тізбек бойымен біртіндеп кемиді. Сондықтан қоректік тізбек те әдетте 4-5 звенодан ғана тұрады.
Тыныс алу мен басқа да тіршілік процестеріне жұмсалған энергия басқа ағзаларға берілмейдіАл эсперименттердегі энергия детритофагтар мен редуценттерге беріледі де, экожүйеден тыс шығарылмайды. Детриттік тізбектер өлі ағзалар мен өсімдіктердің өлген бөліктерінен басталады. Тікелей детритке және редуценттердің қоректік тізбегіне өтетін таза бірінші реттік өнімнің үлесі әр түрлі экожүйелерде әр түрлі болады. Орман экожүйесінде бірінші реттік өнімнің басымдылығы да жайылымдық емес, детриттік тізбекте өтеді.
Теңіз экожүйелері мен интенсивті пайдаланатын жайылымдарда бірінші реттік өнімнің жартысынан астамы жайылымдық қоректік тізбекке беріледі.
Детриттік тізбектер күрделірек және нашар зерттелген. Бірақ энергия ағыны жөнінен олардың маңызы жайылымдық тізбектерден де жоғары.
Қоректік тізбектің әр түрлі нүктесіндегі энергетикалық ағыстың (тасымалданатын энергия) шаманың қатынасын экологиялық тиімділік деп атайды.
