Principala sursă de energie pentru ecosisteme este energia soarelui. Creează căldură pe suprafața planetei, energia cinetică a curenților de aer și energia potențială a hidrosferei. Nevoia umană pentru energie este de aproximativ 40 kcal / kg pe zi. Nevoia de organisme vii în energie scade brusc cu o diminuare a mărimii acestora (pentru păsări este de 1000 kcal / kg pe zi, iar pentru insecte, 5000 kcal / kg pe zi). Lumina soarelui oferă 2 cal * cm 2 * min -1. dar la suprafața pământului la prânz nu depășește 1,34 cal * cm 2 * min -1. În același timp, 40% din energia solară se reflectă în cosmos, 60% se transformă în căldură, se consumă prin evaporare, precipitații, vânt, valuri și fotosinteză. Din 100% din energia solară care intră pe frunzele verzi, doar 2% sunt absorbite și depozitate în materie organică.
Pentru a evalua eficiența absorbției energiei solare, se utilizează conceptul de productivitate. Există: 1) productivitatea primară, adică rata generală a fotosintezei; 2) productivitatea primară pură sau asimilarea pură - rata de fos-tosynthesis, minus pierderile de energie la respirație; 3) productivitatea netă a comunităților - asimilare pură, fără pierderi la respirație și heterotrofe și 4) productivitate secundară sau energie acumulată de consumatori. În produsele primare pure, plantele primesc doar 0,1% din incidentul de energie solară de pe acestea. În același timp, 25% din toată energia asimilată a plantelor ajunge la respirație, cerealele (exportul din sistem) - 32%, rămân în câmp (tulpini, rădăcini) - 33%, microbii și bolile sunt cheltuite
Cota producției primare care devine pură, în zona temperată este de 60. 70%, la ecuator 40% (la temperaturi ridicate, cheltuieli mari la respirație). Persoana în principal
mărește proporția produselor nete (crește raportul alimentelor la fibre). Producția primară netă de copaci este aproape 80% concentrată în coroane, iar în ierburi - 2/3 în rădăcini. Productivitatea agro-sistemelor și a deșerturilor poate fi diferită cu 2 ordine de mărime (adică de 100 de ori).
Cea mai mare productivitate a agro-sistemelor a fost obținută în țările avansate (producția de cereale este de 50,60 centari pe hectar) și este mult mai scăzută în țările înapoiate (11,15 centare pe hectar). Pe teren, se creează 3300 de milioane de tone de biomasă (78% sunt plante și 22% animale), iar în ocean 73 milioane de tone (0,9% - plante și 99,1% - animale).
Transformările energetice în ecosisteme merg de-a lungul lanțurilor alimentare (trofice). La producători, se dorește creșterea biomasei, crearea de stocuri și respirația. Începutul lanțului alimentar - o plantă, tesutul viu (alimentație directă), semințele (granivore), tesatura conductoare (recuperarea activă micorizei), țesutul mort (dispersat organic), exudatele (materie organică dizolvată) și on-end, flori (nectar). Schema generală a transformării energiei de către plante include consumarea acestora cu ierbivore pentru țesuturi vii și pentru consumatorii de organici dispersați - detritele pentru țesutul mort. Consumatorii de detritus și ierbivore devin hrana pentru prădători. Fiecare tranziție de energie o reduce cu aproximativ o singură ordine.
Deoarece transformarea energiei în lanțul alimentar este o creștere a calității sale: numărul plantelor energetice asimilat la tranziția către prădătorii este redus de mii de ori, și de asemenea a crescut ca o mie de ori (în fabrică de cărbune -elektroenergiya numărul lanțului și calitatea variază de 8 ori).
O piramidă ecologică sau alimentară este trofică în ceea ce privește abundența, biomasa și energia organismelor vii din ecosistem. În caz contrar, este o diagramă în care numărul de indivizi, biomasă sau energie sunt reprezentați drept dreptunghiuri orizontale așezate unul peste celălalt. Baza este primul nivel (nivelul producătorului), iar nivelele ulterioare (consumatorii) formează podeaua și partea de sus a piramidei.
Piramida ecologică este mică în număr deoarece numărul de indivizi din populație poate varia de la
10 de 17 ori; piramide mai informative despre biomasă (variația lor nu este mai mare de 10 5) și energie (de numai 5 ori). Exemple de piramide alimentare pot fi biomase de nuci de pin, nuci care se hrănesc cu proteine și mănâncă proteine de ermine. Raportul biomasei în ecosistemul vițelului de vițel - băiatul (presupunând că băiatul se hrănește cu vițeii timp de un an) este de 8,211 kg de lucernă, 1035 kg de viței și 48 kg de băiat; pentru energie, cifrele sunt de 1,49 * 10 7 cal; 1,19 * 10 6 cal și 8,3 * 10 3 cal. Diferența dintre rezultatele obținute în ceea ce privește biomasa și energia părții se explică prin modificarea schimburilor în funcție de dimensiune (schimbul crește proporțional cu masa la o putere de 2/3).
Creșterea mărimii ecosistemelor crește, de obicei, amploarea rentabilității sale, dar în același timp reduce cota producției nete datorită creșterii costului de auto-întreținere a sistemului. Echilibrarea ratei de sosire și consumul de energie duce la încetarea creșterii biomasei, volumul căruia în acel moment caracterizează capacitatea maximă de susținere a mediului. Capacitatea optimă la care rata de formare a biomasei va fi cea mai mare, este de aproximativ 2 ori mai mică decât capacitatea maximă. Deci, în experiența naturală, numărul maxim de reni într-un stilou de 500 ha după câțiva ani a fost de 200 de capete, iar nivelul optim optim la starea de echilibru a fost de 100 de capete.
Clasificarea energetică a ecosistemelor distinge 4 tipuri: 1) ecosistemele naturale nesubsidite, care primesc energie numai de la Soare (oceanele deschise, lacurile adânci, pădurile de munte); 2) ecosistemele naturale subvenționate de Soare și alte surse naturale (pădurile tropicale, zonele de maree etc.); 3) zone naturale, subvenționate de om și de Soare (agrozosisteme, acvacultură); 4) zonele care au primit energie din alte ecosisteme sub formă de alimente și combustibil (orașe sau teritorii urbanizate).
Cele mai interesante ecosisteme subvenționate sunt zonele urbanizate și agroecosistemele. Caracteristicile ecologice ale zonelor urbane sunt discutate mai jos în subsecțiunea 3.2.
Agroecosistemele intensive ocupă în prezent aproximativ 60% din întreaga suprafață arabilă a planetei. Acestea se caracterizează prin utilizarea unui flux suplimentar de energie (cu excepția energiei solare), o scădere accentuată a diversității organismelor vii și dominarea selecției artificiale. În agroecosistemele preindustriale, au fost necesare mai puține cheltuieli, dar acestea au fost mai puțin eficiente cu mai mult
productivității prin cantitatea de muncă umană investită. În agroecosistemele industriale, costul forței de muncă pe unitate de producție este mai mic (în SUA, 4% din populația din zonele rurale alimentează restul de 96%), dar costurile totale cresc brusc, ceea ce conduce la alocarea unor subvenții guvernamentale mari pentru combustibil. Furnizarea populației cu hrană echilibrată a dus deja la o creștere de cinci ori a costului efectivelor de animale comparativ cu populația. Intensificarea agroecosistemelor este câștigată în primul rând de țările bogate. Utilizarea celor mai moderne și productive soiuri de plante și rase de animale, fără o furnizare adecvată de energie și nutrienți necesari, se transformă în pierderi în țările sărace.
Pe lângă clasificarea energiei, ecosistemele sunt clasificate în funcție de faună, adică în funcție de tipul de producători: pe uscat - puroi-tyni, pășuni (preerii, pășuni, savannas, Pampas și tundră), lemn (păduri tropicale uscate și umede, conifere și foioase de climat temperat). Ecosistemele râurilor și lacurilor, râurile sau estuarele inundate, ecosistemele apelor costiere și adâncimile oceanice se disting în ecosistemele de apă.