Линдеман (Lindeman, 1942) впервые
сформулировал закон превращения энергии в экосистемах, который в учебниках
часто называют «законом 10 %». Согласно этому закону, только часть энергии, поступившей на определенный трофический уровень биоценоза, передается
организмам, находящимся на более высоких трофических уровнях.
Последующим гетеротрофам передается только 10—20 % исходной энергии. Очень легко подсчитать, используя «закон 10 %», что количество энергии, которая доходит до третичных плотоядных
(трофический уровень V), составляет
около 0,0001 энергии, поглощенной продуцентами. Таким образом, оказывается,
что передача энергии с одного уровня на
другой происходит с очень малым КПД. Это объясняет ограниченное количество
звеньев в пищевой цепи независимо от
рассматриваемого биоценоза.
Одум (Odum, 1959) приводит классический пример, который хорошо иллюстрирует величину потерь в пищевой цепи. Он количественно оценил превращения энергии в предельно упрощенной пищевой
цепи
люцерна -> теленок-> ребенок.
Условия действительно теоретические: предполагалось, что в течение года ребенок питался исключительно телятиной, а теленок —
только люцерной.
Только 0,24 % солнечной энергии, падающей на посевы этой культуры, сохранилось в первичной продукции . Теленком усваивалось 8% этой продукции, и едва лишь 0,7 % биомассы теленка обеспечивало развитие ребенка в течение года (КПД мал, так как только
часть животного пригодна в пищу).
Одум, таким образом, показал, что только одна миллионная доля приходящейся солнечной энергии превращается в биомассу плотоядного, в данном случае способствует увеличению массы ребенка, а остальное теряется, рассеивается в деградированной форме в окружающей среде. Приведенный пример наглядно иллюстрирует очень низкую экологическую эффективность экосистем и малый КПД при превращении в пищевых цепях. Можно констатировать следующее: если 1000 ккал (сут м2) зафиксирована продуцентами, то 10 ккал (сут. м2) переходит в биомассу травоядных и только 1 ккал (сут. м2) — в биомассу плотоядных.
Совершенно очевидно, что на трофическом уровне IV может существовать лишь ограниченное число индивидуумов, если учесть небольшое количество свободной энергии, доходящей до этого уровня.
Правда, в животном мире существуют значительные отклонения.
Эффективность превращения энергии у отдельных видов животных
может сильно различаться. Например, необходимо 10 ккал пищи для
получения 1 ккал говядины, но только 5 ккал для 1 ккал свинины и
3,5 ккал для 1 ккал цыпленка. Эти соотношения, которые показывают
энергетическую эффективность роста, очень важны для зоотехников.
Из книг:
Ю. Одум «Экология»
https://alleng.org/d/ecol/ecol13.htm
Ф. Рамад «Основы прикладной экологии»
http://fireras.su/biblio/?p=17681
http://ekolog.org/books/27/14_7.htm
