Twórcą piramidy ekologicznej jest Charles Elton, angielski ekolog i zoolog, pionier nowoczesnej ekologii zwierząt, a także twórca tak istotnych dziś i powszechnie stosowanych w ekologii pojęć, jak nisza ekologiczna, łańcuch pokarmowy, sieć pokarmowa, czy właśnie piramida ekologiczna, której to koncepcję wprowadził w 1927 roku. Przedmiotami badań Eltona były również gatunki inwazyjne czy zmienność liczebności populacji.
Prosty schemat piramidy ekologicznej w oparciu o poziomy troficzne. By Joanna Kośmider [CC0], from Wikimedia Commons
1. Piramida liczb
Ukazuje proporcje w liczebności osobników na każdym poziomie troficznym. Z logicznego punktu widzenia, podstawowy poziom piramidy liczb wskazuje nam najwyższą wartość – producentów, znajdujących się na najniższym poziomie troficznym, jest znacznie więcej niż konsumentów I rzędu, a więc roślinożerców. Producenci w środowisku lądowym to przede wszystkim rośliny zielone, krzewy i drzewa, w środowisku wodnym zaś glony i sinice. Również roślinożerców odżywiających się producentami jest stosunkowo mniej w ekosystemie niż konsumentów II i dalszych rzędów. Drapieżców, plasujących się na samym szczycie piramidy jest odpowiednio mniej w stosunku do reszty osobników z pozostałych poziomów troficznych.
Drapieżcy - znajdują się u szczytu piramidy ekologicznej, klasyfikowani jako konsumenci najwyższego rzędu. By PIRO4D via Pixabay CC0.
Daje obraz proporcji ilości biomasy na poszczególnych poziomach troficznych. Biomasę można rozumieć jako ilość materii wbudowanej w ciała osobników na każdym poziomie pokarmowym. Ze względu na to w niektórych ekosystemach zwykle zachodzące proporcje odwracają się – to nie producenci, ale konsumenci ostatnich rzędów reprezentują najwyższą wartość biomasy. Dzieje się tak zazwyczaj wówczas, gdy producenci to osobniki bardzo niewielkich rozmiarów, które w dodatku mnożą się w wyjątkowo szybkim tempie i krótko żyją, a konsumenci ostatnich rzędów przeciwnie. Przykładem niech będzie piramida biomasy dla ekosystemu otwartego morza, w którym na najniższym poziomie troficznym znajduje się fitoplankton, na wyższych zooplankton, a na samym szczycie drapieżniki morskie o okazalszych rozmiarach, np. sum, szczupak, orka itd. W biocenozach lądowych zwykle największa jest biomasa producentów. W takim ujęciu piramidy troficznej może się często wydawać, że poziom troficzny zawiera więcej biomasy i energii, niż jest w faktycznie. Przykładowo ptaki, niezależnie od swojej wielkości, mają bardzo lekkie, puste w środku kości pneumatyczne, wypełnione jedynie powietrzem, co ma oczywiście ułatwiać im latanie. Biomasa w kościach ptaków nie jest więc przekazywana na wyższe poziomy troficzne.
Przykład obiegu biomasy w ekosystemie lądowym:
trawa → gryzonie → łasice → lisy, wilki
gdzie najwięcej biomasy znajduje się na poziomie producenta, czyli trawy.
Przykład obiegu biomasy w ekosystemie wodnym:
fitoplankton → ryby roślinożerne i owady → ryby drapieżne
gdzie nie fitoplankton, ale ryby roślinożerne i owady obejmują najwięcej biomasy.
Poziom producentów w środowisku lądowym wytwarza najwięcej biomasy oraz cechuje się największą liczebnością. By Frederic_Mahe via Pixabay CC0
Prezentuje proporcje w ilości wykorzystywanej energii na każdym z poziomów troficznych. Wnioskujemy z niej, że najwięcej energii znajduje się na poziomie podstawowym, gdzie wytwarzają ją producenci – organizmy samożywne, przekształcające materię nieorganiczną do organicznej. Producenci przekazują materię (energię) dalej do roślinożerców i konsumentów wyższych rzędów, ale jest jej odpowiednio mniej, dlatego na najwyższym poziomie piramidy energii jej wartość jest najniższa. Piramida energii uwzględnia tempo produkcji w jednostce czasu. Nie może być odwrócona, tak jak ma to miejsce w piramidzie biomasy ekosystemów wodnych.
Piramida ekologiczna ukazuje zależności pokarmowe w biocenozie w taki sposób, że umożliwia poznanie biocenoz bez konieczności analizowania ich składu gatunkowego.
Sieć troficzna a piramida troficzna
Sieć troficzna (pokarmowa) przedstawia rodzaje zależności pokarmowych pomiędzy organizmami różnych gatunków jednego ekosystemu. Sieci troficzne powstają przez splatające się ze sobą i zazębiające łańcuchy pokarmowe – stopień ich złożoności zależy od rodzaju ekosystemu i zamieszkujących go organizmów żywych. Piramida troficzna obrazuje z kolei przepływ biomasy i energii, która przekazywana jest z niższych do wyższych poziomów troficznych.
Poziom producentów w środowisku lądowym wytwarza najwięcej biomasy oraz cechuje się największą liczebnością. By Frederic_Mahe via Pixabay CC0
Bibliografia
- Eldra Pearl Solomon, Linda R. Berg, Diana W. Martin, Claude A. Villee; “Biologia”; Multico Oficyna Wydawnicza, Warszawa 1996;
- Frederic P. Miller, Agnes F. Vandome, John McBrewster; “Biomass (Ecology) ”; Alphascript Publishing, 2009;
- Aulay Mackenzie, Andy S. Ball, Sonia R. Virdee; “Ekologia. Krótkie wykłady”; Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2015.;
- Grażyna Łabno; “Ekologia. Słownik encyklopedyczny”; Wydawnictwo Europa, Warszawa 2006;
- promil
