פירמידה אקולוגית
פירמידה אקולוגית (באנגלית: Ecological pyramid) היא ייצוג גרפי של היחסים במערכת אקולוגית בין ביומסה או בין רמות יצרנות ביולוגית של רמות טרופיות שונות.
- פירמידת ביומסה (Biomass pyramid) מראה את כמות הביומסה בכל רמה טרופית.
- פירמידת יצרנות (Productivity pyramid) מראה את הייצור או את הזרם של ביומסה בכל רמה טרופית.
פירמידה אקולוגית מציגה תמונה של נקודה בזמן של קהילה אקולוגית.
התחתית של הפירמידה האקולוגית מייצגת את היצרנים הראשוניים. היצרנים הראשוניים לוקחים את האנרגיה מהסביבה, בצורה של אור שמש או (במקרים נדרים הרבה יותר) תרכובות לא-אורגניות ומשתמשים באנרגיה זו כדי ליצור מולקולות אורגניות עשירות באנרגיה. תהליך זה נקרא ייצור ראשוני. הפירמידה ממשיכה בהתאם לרמות טרופיות נוספות, כאשר כל שכבה ניזונה מהשכבות שמתחתיה - לדוגמה השכבה הבאה היא בדרך כלל בעלי חיים אוכלי צמחים. הפירמידה ממשיכה עד שהיא מגיעה לרמה של טורפי על.
כאשר אנרגיה עוברת מרמה טרופית אחת לזו שמעליה, לרוב רק משתמשים רק ב-10% מהאנרגיה כדי לבנות ביומסה. כל שאר האנרגיה עובדת בעקבות החוק השני של התרמודינמיקה - האנרגיה הופכת לתהליכים מטבוליים או מתבזבזת מיד לחום. פירוש הדבר הוא שפירמידות יצרנות הן לעולם לא בעלות בסיס צר מאשר הרמות הגבוהות יותר. דבר זה גם מגביל בדרך כלל את שרשרות המזון לעד שש רמות. עם זאת, באוקיינוסים, ייתכן כי פירמידת הביומסה תהיה הפוכה לגמרי או בצורה חלקית, עם יותר ביומסה ברמות הגבוהות יותר.
חישובים של פירמידות אקולוגיות
הביולוג האווארד ת. אודום ערך תחשיבים של זרימה תרמודינמית במערכות אקולוגיות. נחשוב על חברת שיא של יער שאינו גדל בשטחו והוא נמצא במצב יציב שבו כל הכמות הנוספת של צמחיה שגדלה נאכלת על ידי אוכלי צמחים, שבתורם נאכלים על ידי טורפים. על פי החישובים של אודום, צמחים מסוגלים לקיים 2 ק"ג ביומסה למטר רבוע, בעוד טורף על, כמו נמר, מצליח לקיים 0.00002 ק"ג למטר רבוע. אם נמר שוקל 250 ק"ג נדרש שטח יער של 12.5 קמ"ר כדי להחזיק נמר אחד ולכן בשטח של 100 קילומטרים רבועים יהיו עד 8 נמרים, בעוד שלפי החישוב של אודום אם נניח שכל צמח שוקל 250 ק"ג יהיו בשטח זה 800 אלף צמחים. פירוש הדבר גם, שצמחים תופסים 98% מהביומסה, טורפי על מהווים 0.001% מהביומסה, שהם מאית הפרומיל. במילים אחרות, נדרשים 100,000 ק"ג של צמחים כדי להחזיק 1 ק"ג של טורף על. [1]
| רמה טרופית | ק"ג ביומסה למטר רבוע | מטרים רבועים לק"ג | אחוז מהביומסה |
| צמחים | 2 | 0.5 | 98% |
| צמחונים | 0.034 | 29 | 1.70% |
| טורפים ראשוניים | 0.0022 | 454 | 0.11% |
| טורפי על | 0.00002 | 50,000 | 0.001% |
השלכות על בני אדם
יש כמה השלכות של הפירמידה האקולוגית על בני אדם.
מבחינת תזונה, באופן כללי טבעונית או תזונה צמחונית היא בדרך כלל חסכונית יותר במונחים של שטח ישיר, טביעת רגל אקולוגית (שטח עקיף), טביעת רגל מימית, אנרגיה ומשאבים נוספים לעומת תזונה המבוססת על מזון מהחי. זאת בגלל שמזון מהחי ממקם את האדם ברמה טרופית גבוהה יותר. אם אדם אוכל רק תרנגולות, במקום את הצמחים שאכלו התרנגולות, הוא יצטרך בערך פי 10 יותר שטח של ייצור ראשוני של צמחים לעומת אדם שאוכל את הצמחים באופן ישיר. כאמור ההפחתה באנרגיה בין רמות טרופיות היא תוצר ישיר של החוק השני של התרמודינמיקה ולכן יש גבול כמה ניתן לשפר את היעילות בשימור האנרגיה בין הרמות -ורמה נמוכה תמיד תהיה עשירה יותר לפחות מבחינת ביומסה.
חישוב זה הוא כלל אצבע מועיל והוא נכון ברוב המקרים, אם כי יש לו מגבלות. יש סביבות שבהם קשה לחיות מתפריט צמחוני - במיוחד במקומות יבשים כמו מדבר, ערבות עשב או טונדרות קרח. כמו כן חקלאות תעשייתית בהקשר של גידול מונוקולטורה של שדות דגנים ענקיים עלולה להיות צרכנית גדולה של תשומות כמו מים, שטח, כימיקלים, חומרי הדברה. דבר זה נכון במיוחד כאשר גידולים כאלה פחות מתאימים לאקלים - לדוגמה גידול חיטה באיזורים יבשים וחמים יחסית. למרות זאת, תזונה בשרית של חקלאות תעשייתית היא לרוב מבוססת על בעלי חיים שמקבלים לפחות חלק מהמזון שלהם כתערובת מזון שהתקבלה משדות כאלה - כך שהם עדיין צורכים יותר משאבים לעומת הגידול של צמחים עצמם. עוד מגבלה של טיעון למען תזונה צמחית בלבד כחסכון במשאבים הם סגירה של מחזורים אקולוגיים בחוות - לדוגמה דישון הקרקע בזבל של פרות. בספר כך נקצור ממליץ המחבר על חקלאות אקולוגית שהיא כמעט לגמרי צמחית - רוב התזונה צמחונית אבל החווה המקובלת (באיזורי אקלים מתאימים לכך) מכילה בעיקר גידולי צמחים ומעט מאוד בעלי חיים.
הפירמידה האקולוגית יכולה אולי להיות כלי להערכה לבריאות של מערכת אקולוגית וכן להשפעת האדם עליה וכן להערכות של היקפי של הכחדה המונית בימינו.
השפעה נוספת של הפירמידה האקולוגית וחישוב הרמות הטרופיות היא לצרוך התיישבות בחלל ומסע בחלל - יש צורך בשטחי חקלאות גדולים עם הרבה צמחים, כדי לקיים מספר מועט של בני אדם. דוגמה לדבר זה הודגמה במקרה של ביוספרה 2 שניסתה לדמות מושבת חלל מנותקת מהביוספרה של כדור הארץ. כמו כן יש לזכור כי קשה לראות מושבה שמורכבת רק מבני אדם וצמחים שכן יש צורך בעוד יצורים חיים - כמו חיידקים, שלשולים, טורפים של שלשולים, מאביקים ועוד כדי לקיים מערכת ביולוגית מלאה ומתפקדת - לכן צריך שטח גדול עוד יותר של צמחים.
ראו גם
קישורים חיצוניים
- פירמידה אקולוגית בוויקיפדיה האנגלית