Вадим Дёжкин - Беседы об экологии

Все это, как мы уже знаем, трофическая цепочка: трава — кузнечики — лягушки — ужи — змееяд. Пять звеньев, пять полочек. Если же мы превратим эти полочки в прямоугольники, не меняя их длины, и поставим их один на другой, то получим геометрическую фигуру, напоминающую египетскую пирамиду, также со ступеньками. Она и называется экологической пирамидой. Суть заключается здесь в том, что с каждого трофического уровня на другой, более высокий уровень через кормовые связи может перейти только часть вещества, причем обычно незначительная. Остальное расходуется на поддержание жизнедеятельности, дыхание организмов исходного уровня или через неассимилируемые экскременты попадает в цепи сапрофагов.

Длина прямоугольников пропорциональна потоку энергии, или продуктивности каждого уровня. Откуда взялась энергия? Мы уже упоминали о том, что она связана в химической форме в биомассе организмов. Экология оперирует не только с биомассой, но и с энергией. Последнее иногда удобнее и нагляднее.

Вначале эколог подмечает совершенно конкретные факты: кузнечики питаются такими-то видами растений, лягушки поедают кузнечиков и т. д. Далее он пытается определить точную потребность каждого организма в корме. Трава, лягушки, кузнечики превращаются в биомассу — граммы, килограммы, тонны органического вещества! А затем — ив калории.

Переход от единиц биомассы к единицам энергии несложен. Один грамм протеинов и углеводов — 4 большие калории, липидов — 9. Определили химический состав лягушки, перемножили все на соответствующие коэффициенты, и вот уже перед нами не животное, а сумма калорий. Уж, проглотивший лягушку, не просто убил животное и удовлетворил свой аппетит; он переместил с одной полочки экологической пирамиды на другую столько-то калорий энергии.

Если требуется «превратить» в энергию биомассу дерева, это тоже возможно: вес стволовой древесины множится на 4,5 килокалории, живой листвы — на 1,7, лесной подстилки — на 4,5. Затем все суммируется.

Придется заметить, что в действительности трофические цепи далеко не так стройны и симметричны, как на схемах в монографиях. И не только из-за сложности пищевых отношений. Не вся биомасса одного уровня используется в качестве пищи на последующем уровне. Да иначе и быть не может. Дуб, о котором мы вспоминали как о доминирующем виде в дубравном биоценозе, — он же далеко не весь съедобен. Пока он живет, в пищевые цепи ежегодно поступают желуди, часть листвы, мелких веточек, совсем немного коры и стволовой древесины. То, что каждый год сбрасывается деревом, поступает в цепи распада, становится добычей редуцентов. А в конце концов, свалившись от старости или бури, дуб постепенно разлагается, минерализируется, переходит в воздух, в почву; часть минеральных веществ, бывших когда-то его плотью, возвращается в плоть его потомков.

И мышам не всем суждено закончить свой путь в желудках лисиц или куниц. Они гибнут от болезней, катастроф или — редчайший случай — от старости и также поступают в цепи распада. Поэтому на пирамиде, на каждом ее уровне, мы должны изобразить стрелочки, ведущие в сторону. Они указывают путь вещества и энергии, не попавших в пищевые цепи консументов.

Наше знакомство с экологическими пирамидами началось с классической схемы «трава — змееяд». Заменим ужей на форель, и змееяда на человека. В основание экологической пирамиды «заложено» 1000 тони травы. Вот что теперь получится. Травой смогут прокормиться 27 миллионов кузнечиков. Целая армия лягушек, около 90 тысяч, будет предовольна, если получит в свое распоряжение столько насекомых. Но эти лягушки прокормят собой до взрослого состояния только 300 форелей. А это вполне может составить годовой рацион… одного человека! Тысяча тонн травы и один человек. Вот что значат потери вещества и энергии при переходе с одного трофического уровня на другой. Замените изысканные блюда из форели на рагу из лягушек, и вместо одного можете посадить за стол десятки человек. Кузнечиками же прокормилось бы целое племя, около тысячи человек. Вспомним о вегетарианских призывах Дювиньо и Танга, а кстати задумаемся и над экологической прозорливостью природы, не позволявшей первобытным людям взбираться выше второй ступени экологической пирамиды.

Пожалуй, и деда Щукаря мы можем теперь с полным правом отнести к стихийным экологам. Его попытка накормить колхозную бригаду супом из лягушатины наверняка являлась неосознанным протестом против энергетического расточительства в питании человечества. Но он не учел «пустяка» — того, что лягушки в трофических цепочках располагаются выше кур.

— Дед Щукарь — стихийный эколог… Такие ассоциации, даже шутливые, возвращают нас «биологическому браконьерству»…

— Отныне мы будем совершенно серьезны. Деда Щукаря, несомненно, волновала проблема… биологической продуктивности. Кстати, одна из главнейших в экологии.

…Во время путешествия на корабле «Бигль» Чарлз Дарвин, как известно, посетил Южную Африку. Его удивило несоответствие между скудной растительностью этой части Африканского континента и обилием крупных млекопитающих. Повсюду «реденькая трава», «изредка кустарники фута в четыре высотой», а куда ни глядь — носороги, бегемоты, жирафы, кафрские буйволы; стада антилоп «можно сравнить по многочисленности только со стаями перелетных птиц». Везде множество львов, пантер, гиен, хищных птиц. В Великобритании, на родине естествоиспытателя, растительность гораздо обильнее, а крупных зверей почти нет.

Ч. Дарвин делает негативный вывод: «…В отношении млекопитающих не существует никакой тесной связи между размерамивидов и количествомрастительности в стране, где они обитают».

А численность животных? Почему она так высока? Корреспондент Ч. Дарвина доктор Смит сообщил ему, что развитие растений в Африке идет очень быстро, не успевают животные съесть часть кормов, как появляются новые! Однако мысль ученого работала в другом направлении. Наши представления о количестве пищи, необходимой крупным млекопитающим, преувеличены, считал он. И вспомнил о большом верблюде, которому требуется якобы совсем немного корма.

Все это могло произойти потому, что во времена Ч. Дарвина фундаментальные понятия экологии находились еще в зачатке. Он искал связь между биомассой растений и размерами млекопитающих и совершенно правильно посчитал ее необязательной. Однако численность зверей в Африке велика не потому, что они мало едят. Корреспондент был прав: главное — не биомасса растений, а быстрота, с которой они накапливают и восстанавливают органическое вещество. Иными словами — их продуктивность. Понятие это очень важное, можно сказать, основополагающее в экологии.