Распределение организмов по размерам в озере позволяет сделать надежные выводы об эффективности использования энергии в пищевой цепи, как это продемонстрировали исследователи из Института пресноводной экологии и рыболовства во внутренних водах им. Лейбница (IGB) и международные коллеги. эмпирически. Эта взаимосвязь позволяет ученым получить лучшее и более прямое представление о биологических процессах и нарушениях, влияющих на водные экосистемы.
Любая отдельная среда обитания может вместить только определенное количество крупных организмов, потому что они должны питаться более мелкими существами. В экологии эта связь описывается эффективностью трофического переноса (ТТЭ): около девяноста процентов энергии теряется с одного уровня пищевой цепи на другой или, другими словами, остается только десять процентов. Если, например, хищная птица съест кролика, она сможет использовать только десять процентов энергии, необходимой кролику для роста и жизни, для увеличения собственного веса, - тогда большая часть энергии теряется. Исследователи IGB теперь изучили, насколько велик этот важный модельный параметр в естественных озерных экосистемах и как он связан с плотностью популяции организмов разных размерных групп. «Конечно, уже проводились исследования эффективности трофического переноса и распределения размеров, но они были в меньшем масштабе, чем наше исследование: мы анализировали все трофические уровни, от бактерий до крупных рыб», - говорит д-р Томас Менер, ведущий автор исследования и руководитель исследовательской группы по экологии пищевой сети и рыбным сообществам в IGB.
Имеющаяся еда используется менее эффективно, чем ожидалось
Исследование исследователей включало изучение пищевых сетей в двух небольших, мелких и богатых питательными веществами озерах в Северной Германии, каждое из которых было разделено на две закрытые системы на период в один год путем установки занавеса через середину каждого озеро. Длительный период разделения означал, что ключевые группы организмов развивались по-разному в обеих половинах, что позволило ученым собрать данные в общей сложности для четырех различных водных экосистем. Исследователи определили биомассу и размер всех организмов, присутствующих в озерах. Кроме того, команда вычислила эффективность трофической передачи для всех уровней пищевой цепи в озере. Для этого они сравнили первичное и бактериальное производство с вторичным производством (т.е. увеличение биомассы на потребительском уровне).
«Мы обнаружили, что энергоэффективность ниже, чем принято считать: а именно, значительно ниже десяти процентов. Другими словами, имеющаяся пища используется гораздо менее эффективно, чем ожидалось», - сообщает Томас Менер. ТТЭ, определенные во всех четырех озерных системах, были более или менее одинаково низкими. Однако предсказания экологических теорий в отношении связи ТТЭ с распределением по размерам подтвердились: когда эффективность трофического переноса падает ниже 10%, это соответствует все более крутой убывающей кривой в модели. Следовательно, биомасса более крупных организмов также уменьшилась сильнее, чем ожидалось, во всех четырех половинах озера. Например, исследователи насчитали в воде значительно меньше потребителей, чем можно было бы ожидать в случае более высокого TTE.
Использование распределения размеров в озерах в качестве «инструмента»
Тот факт, что связь между эффективностью трофического переноса и размерным распределением устойчива, открывает новые возможности для исследования водных экосистем. Вместо того, чтобы прилагать большие усилия для определения TTE, по-видимому, достаточно измерить плотность населения и распределение по размерам.«Эффективность трофического переноса является важным параметром, но мы часто не знаем размер этого параметра. Мы смогли показать, что распределения по размерам, которое легче определить и чаще применять, может быть достаточно для оценки энергетического состояния. и эффективность экосистемы», - резюмирует Менер актуальность полученных результатов. В результате распределение по размеру можно использовать в качестве «инструмента» для получения информации, например, о влиянии глобального потепления, вторжении чужеродных видов, изменениях среды обитания или использовании человеком функций экосистемы.