الهرم البيئي

الهرم البيئي (أو الهرم الغذائي ، أو الهرم الإلتوني ، أو هرم الطاقة ، أو أحيانًا هرم الغذاء ) هو تمثيل بياني مصمم لإظهار الكتلة الحيوية أو الإنتاجية البيولوجية في كل مستوى غذائي في النظام البيئي .

يُظهر هرم الطاقة كمية الطاقة المُحتفظ بها على شكل كتلة حيوية جديدة من كل مستوى غذائي، بينما يُظهر هرم الكتلة الحيوية كمية الكتلة الحيوية (كمية المادة الحية أو العضوية الموجودة في الكائن الحي) الموجودة فيه. يوجد أيضًا هرم الأعداد الذي يُمثل عدد الكائنات الحية في كل مستوى غذائي. عادةً ما تكون أهرامات الطاقة عمودية، ولكن قد تكون بعض الأهرامات مقلوبة (مثل هرم الكتلة الحيوية في المناطق البحرية) أو تتخذ أشكالًا أخرى (مثل الهرم المغزلي).

تبدأ الأهرامات البيئية بالمنتجين في القاعدة (مثل النباتات) وتمر عبر المستويات الغذائية المختلفة (مثل الحيوانات العاشبة التي تتغذى على النباتات، ثم الحيوانات اللاحمة التي تتغذى على اللحوم، ثم الحيوانات القارتة التي تتغذى على النباتات واللحوم، وهكذا). أعلى مستوى هو قمة السلسلة الغذائية .

يمكن قياس الكتلة الحيوية بواسطة مسعر قنبلة .

يُظهر هرم الطاقة أو هرم الإنتاجية إنتاج أو معدل دوران الكتلة الحيوية (معدل انتقال الطاقة أو الكتلة من مستوى غذائي إلى آخر) في كل مستوى غذائي. ^{[ 1 ]} وبدلاً من عرض لقطة واحدة في الزمن، تُظهر أهرامات الإنتاجية تدفق الطاقة عبر السلسلة الغذائية . وتُقاس عادةً بالجرام لكل متر مربع في السنة أو السعرات الحرارية لكل متر مربع في السنة. وكما هو الحال مع الأهرامات الأخرى، يُظهر هذا الرسم البياني المنتجين في القاعدة والمستويات الغذائية الأعلى في القمة.

عندما يكون النظام البيئي سليمًا، يُنتج هذا الرسم البياني هرمًا بيئيًا نموذجيًا . والسبب في ذلك هو أنه لكي يستمر النظام البيئي في الاستدامة، يجب أن تكون الطاقة في المستويات الغذائية الدنيا أكبر منها في المستويات الغذائية العليا. وهذا يسمح للكائنات الحية في المستويات الدنيا ليس فقط بالحفاظ على استقرار أعدادها، بل أيضًا بنقل الطاقة إلى أعلى الهرم. ويُستثنى من هذه القاعدة العامة الحالات التي تُدعم فيها أجزاء من الشبكة الغذائية بموارد من خارج المجتمع المحلي . ففي الجداول الصغيرة المُغطاة بالغابات، على سبيل المثال، يكون حجم المستويات العليا أكبر مما يمكن أن يدعمه الإنتاج الأولي المحلي .

عادةً ما تدخل الطاقة إلى النظم البيئية من الشمس. تستخدم الكائنات المنتجة الأولية، الموجودة في قاعدة الهرم الغذائي، الإشعاع الشمسي لتشغيل عملية التمثيل الضوئي التي تُنتج الغذاء. مع ذلك، لا يمكن استخدام معظم أطوال موجات الإشعاع الشمسي في عملية التمثيل الضوئي ، لذا تنعكس عائدةً إلى الفضاء أو تُمتص في مكان آخر وتتحول إلى حرارة. لا يمتص التمثيل الضوئي سوى 1 إلى 2 بالمئة من طاقة الشمس ويتحول إلى غذاء. ^{[ 2 ]} عند انتقال الطاقة إلى مستويات غذائية أعلى، يُستخدم في المتوسط ​​حوالي 10 بالمئة فقط في كل مستوى لبناء الكتلة الحيوية، فتُخزن الطاقة. أما الباقي فيذهب إلى العمليات الأيضية مثل النمو والتنفس والتكاثر. ^{[ 3 ]}

مزايا استخدام هرم الطاقة كتمثيل:

• يأخذ ذلك في الاعتبار معدل الإنتاج على مدى فترة زمنية.
• قد يكون لنوعين من الكائنات الحية ذات الكتلة الحيوية المتقاربة أعمار مختلفة تماماً . لذا، فإن المقارنة المباشرة بين كتلتيهما الحيوية الإجمالية مضللة، لكن إنتاجيتهما قابلة للمقارنة المباشرة.
• يمكن مقارنة سلسلة الطاقة النسبية داخل النظام البيئي باستخدام أهرامات الطاقة؛ كما يمكن مقارنة النظم البيئية المختلفة.
• لا توجد أهرامات مقلوبة.
• يمكن إضافة مدخلات الطاقة الشمسية.

عيوب هرم الطاقة كتمثيل:

• معدل إنتاج الكتلة الحيوية للكائن الحي مطلوب، وهو ما يتضمن قياس النمو والتكاثر بمرور الوقت.
• لا تزال هناك صعوبة في تصنيف الكائنات الحية إلى مستوى غذائي محدد. فإلى جانب الكائنات الحية في السلاسل الغذائية، تبرز مشكلة تصنيف الكائنات المحللة والكائنات التي تتغذى على الفتات العضوي إلى مستوى معين.

يُظهر هرم الكتلة الحيوية العلاقة بين الكتلة الحيوية والمستوى الغذائي من خلال تحديد كمية الكتلة الحيوية الموجودة في كل مستوى غذائي من مجتمع بيئي في وقت محدد. ^{[ 1 ]} وهو تمثيل بياني للكتلة الحيوية (إجمالي كمية المواد الحية أو العضوية في النظام البيئي) الموجودة في وحدة المساحة في مختلف المستويات الغذائية. وتُقاس عادةً بالجرام لكل متر مربع، أو بالسعرات الحرارية لكل متر مربع. ويمكن أن يكون هرم الكتلة الحيوية "مقلوبًا". على سبيل المثال، في نظام بيئي لبركة، يكون المحصول القائم من العوالق النباتية ، وهي المنتجون الرئيسيون ، في أي نقطة معينة أقل من كتلة الكائنات غيرية التغذية ، مثل الأسماك والحشرات. ويُعزى ذلك إلى أن العوالق النباتية تتكاثر بسرعة كبيرة، ولكن دورة حياتها الفردية أقصر بكثير.

يُظهر هرم الأعداد بيانيًا عدد الكائنات الحية، أو وفرتها، من حيث عدد الكائنات الحية الفردية في كل مستوى من مستويات السلسلة الغذائية. ^{[ 1 ]} يُبين هذا عدد الكائنات الحية في كل مستوى غذائي دون النظر إلى أحجامها أو كتلتها الحيوية. ولا يكون الهرم بالضرورة قائمًا، فقد يكون مقلوبًا إذا كانت الخنافس تتغذى على مخلفات أشجار الغابات أو إذا كانت الطفيليات تتغذى على حيوانات مضيفة كبيرة.

طُوِّر مفهوم هرم الأعداد ("هرم إلتون") على يد تشارلز إلتون (1927). ^{[ 4 ]} وفي وقت لاحق، عبّر عنه بودينهايمر (1938) أيضًا من حيث الكتلة الحيوية. ^{[ 5 ]} وتستند فكرة هرم الإنتاجية أو الطاقة إلى أعمال جي. إيفلين هاتشينسون وريموند ليندمان (1942). ^{[ 6 ] [ 7 ]}

• سلسلة غذائية

• أودوم، إي بي 1971. أساسيات علم البيئة. الطبعة الثالثة. شركة دبليو بي سوندرز ، فيلادلفيا،

• سلاسل المطاعم