Почему цепи питания не могут быть длинными

Цепи питания не могут быть очень длинными из-за того, что на каждом следующем «этаже» питания резко уменьшается количество доступной энергии и биомассы. В результате уже через несколько переходов пищи просто не хватает, чтобы поддерживать ещё один уровень хищников.

1) Потери энергии при каждом переходе

Когда один организм съедает другой, далеко не вся энергия из пищи превращается в новую живую массу (биомассу), которую потом сможет съесть следующий. Большая часть уходит на:

• дыхание и поддержание жизнедеятельности (выделяется в виде тепла),

• движение, работу органов, обмен веществ,

• непереваренные остатки и выделения.

Поэтому к следующему трофическому уровню обычно переходит лишь небольшая доля энергии (часто приводят порядок величины около 10%, но в реальности может колебаться). Из-за этих потерь «энергетический пирог» очень быстро становится слишком маленьким.

2) Пирамида биомассы и численности

Из-за энергетических потерь на каждом уровне:

• производителей (растений, водорослей) много,

• травоядных меньше,

• хищников ещё меньше,

• крупных верхних хищников — совсем мало.

Чтобы прокормить одного крупного хищника, нужна огромная масса добычи, а чтобы прокормить добычу — ещё больше растений/фитопланктона. Если добавить ещё один уровень «сверххищника», ему просто не будет хватать пищи: нижние уровни не смогут произвести достаточно биомассы.

3) Ограничения продуктивности экосистемы

Сколько энергии вообще может «войти» в цепь питания, задаётся первичной продукцией — тем, сколько энергии солнечного света (или химической энергии в особых средах) производители превращают в органическое вещество. Это ограничено светом, водой, температурой, питательными веществами (азот, фосфор и т. п.). Если первичная продукция невысока, то цепи питания особенно короткие: ресурсов не хватает даже на несколько уровней.

4) На верхних уровнях популяции нестабильны

Чем выше трофический уровень, тем меньше численность и тем сильнее колебания. Верхние хищники зависят от состояния всех нижних уровней сразу. Небольшое падение численности добычи внизу приводит к голоду, снижению размножения и вымиранию наверху. Длинная цепь была бы крайне «хрупкой» и часто обрушивалась бы.

5) Реальные экосистемы — это сети, но «длина пути» всё равно ограничена

В природе чаще не одна цепь, а пищевая сеть: виды могут питаться разной пищей, переключаться между ресурсами, быть всеядными. Это повышает устойчивость, но не отменяет главного ограничения: каждый дополнительный шаг передачи энергии остаётся «дорогим», поэтому устойчивые трофические пути обычно заканчиваются через несколько уровней.

Итог: цепи питания не могут быть длинными, потому что при переходе от уровня к уровню большая часть энергии рассеивается, биомасса резко уменьшается, верхним хищникам становится нечем питаться, а их популяции становятся слишком малыми и нестабильными для устойчивого существования ещё одного «этажа».