Езерото

Съобщество и разнообразие

Организмите от различни видове в едно езеро са съобщество. Видът с най-много организми е доминантен. Вид, който има голямо влияние, макар да е малобройен, е ключов: когато махнеш хищната риба, растителноядната се размножава, изяжда другите видове и разнообразието пада.

Разнообразието не е само броят на видовете. Индексът на Шанън отчита и колко равномерно са разпределени организмите. Пет вида по 20 организма дават най-голямото разнообразие за пет вида – 1,61. Пет вида, от които един има 90 организма, а останалите 4, 3, 2 и 1, дават само 0,45. Индексът на Симпсън е вероятността два случайно взети организма да са от различни видове.

Поток на енергията

Растенията улавят около 1 процент от слънчевата светлина – това е брутната първична продукция. Около половината от нея растенията изразходват за дишане и тя излиза като топлина. Остатъкът е нетната продукция, с която се хранят всички останали.

От всяко ниво към следващото преминава само част – около 10 процента, но в природата от 0,1 до 37,5. Затова при 1 000 000 килоджаула слънчева енергия на квадратен метър за година до растенията стигат 5000, до растителноядните – 500, до първите хищници – 50, до вторите – 5. Пирамидата на енергията е права при всяка ефективност. Енергията не се връща: топлината напуска всяко ниво. Веществата обаче се връщат, защото разложителите ги освобождават.

Ако хората ядат растения, а не растителноядни животни, с една и съща продукция се изхранват около 10 пъти повече души. Така продукцията на екосистемата е свързана с броя на хората.

Сукцесия: как се възстановява ливадата

След пожар почвата е запазена и се заселват пионерни видове, после треви, храсти и гора. Накрая се стига до климакс: продукцията е равна на дишането и биомасата почти не расте. Климаксът не е покой, а баланс на потоци.

• Кривата на биомасата е S-образна. В модела половината от климакса се стига на осмата година, а 90 процента – на двайсет и шестата.
• Нетният прираст е най-голям по средата, не в климакса. Младата ливада след пожар натрупва повече нова биомаса от старата гора.
• Върху гола скала първо трябва да се образува почва, затова заселването е около пет пъти по-бавно: около 131 години до 90 процента.

Числата на този модел са илюстративни; формата на кривата е вярна.

Кръговрат на въглерода и азота

Въглеродът е в атмосферата, в океана, в растенията и почвата и в изкопаемите горива. През 2023 година хората изпускат около 11,1 гигатона въглерод, от които около 5,9 остават във въздуха (53 процента), а 5,2 се поемат от океана и сушата. Моделът е само за следващите десетилетия: ако емисиите са наполовина, концентрацията почти спира да расте.

Азотът минава от въздуха през бактериите (фиксиране), амониевите йони, нитрификацията и нитратите към растенията, животните и мъртвата материя, а денитрификацията го връща във въздуха. Част от торовете от нивите се измива към езерото.

Водораслите растат толкова, колкото позволява веществото, което е най-малко (законът за минимума). Ако ограничава фосфорът, намаляването на азота не помага. Много водорасли изразходват кислорода при разграждането си и когато той падне под 30 процента от насищането, рибата загива.

Устойчив улов

Рибата е възобновим ресурс, но само докато се лови по-бавно, отколкото прираства. Прирастът е най-голям при половин капацитет на езерото. Езеро с капацитет 10 000 тона и скорост 0,4 дава най-много 1000 тона за година.

• Квота 900 тона: рибата се установява на ново, по-ниско ниво – равновесие не значи застой.
• Квота 1100 тона: рибата се срива на 41-ата година; 1500 тона – на 15-ата.
• Алчната квота дава за 30 години по-малко: 1500 тона годишно донасят около 20 000 тона, а 1000 тона – 30 000.
• Квота точно колкото най-големия устойчив улов е на ръба: една лоша година или малко по-малко риба я довършват. Квота като дял от рибата се свива заедно с нея.

Методи за изследване

• Квадрати – за неподвижни организми като растения: броиш в малки квадрати и умножаваш средния брой по площта.
• Маркиране и повторно улавяне – за подвижни животни: маркираш M, при втория улов хващаш C, от които R са маркирани. Оценката е M · C : R. Допускането е, че всички животни се ловят еднакво и белезите не падат.
• Трансект – линия през зоните, например от водата към сухото.

Една проба не дава истинското число. Много проби се разпиляват около него, а повече квадрати или повече повторно уловени риби стесняват разпръскването.

За какво да внимаваш

Езерото е измислено и абстрактно. Числата за климата са взети от публикувани оценки и не са прогноза за конкретно място. Тук няма лични данни и не се въвежда нищо за теб.