Почему в пищевых цепях от организмов первого трофического уровня к организмам второго уровня переходит только около 10% вещества и запасённой в нём энергии?

Причина, по которой в пищевых цепях от организмов первого трофического уровня (производителей, например, растений) к организмам второго уровня (первичным консументам, например, травоядным) переходит лишь около 10% вещества и энергии, заключается в особенностях энергетического обмена в экосистемах.

1. Потери энергии в процессе метаболизма. Организмы тратят часть энергии на поддержание жизнедеятельности, включая процессы дыхания, движение, рост и размножение. Это приводит к значительным потерям энергии в виде тепла, которое рассеивается в окружающую среду. В частности, растения, поглощая солнечную энергию, преобразуют её в химическую с помощью фотосинтеза, но только часть этой энергии остаётся доступной для дальнейшего потребления животными.

2. Неусвояемые части пищи. Животные не могут полностью усвоить все компоненты пищи. Например, клеточные стенки растений содержат целлюлозу, которую травоядные не могут переварить. Кроме того, многие вещества в пище проходят через организм, не усваиваясь, и выводятся в виде непереваренных остатков. Эти вещества не поступают в тело потребителя, и энергия, содержащаяся в них, теряется.

3. Различия в продуктивности. На первом трофическом уровне (например, растения) наблюдается высокая продуктивность, то есть они производят большое количество органического вещества за счет фотосинтеза. Однако, когда это вещество переходит на второй трофический уровень (травоядные), часть этого вещества теряется в виде тепла и непереваренных остатков, а оставшаяся энергия используется организмами для их жизнедеятельности.

4. Закон эффективного использования энергии. С каждым уровнем в пищевой цепи энергия передаётся менее эффективно. Это объясняется так называемым законом вторичной продукции, который говорит, что на каждом трофическом уровне из всей полученной энергии лишь часть идёт на рост и воспроизводство, а остальная теряется.

Таким образом, все эти факторы вместе объясняют, почему только около 10% энергии и вещества переходит от организмов первого трофического уровня ко второму.