Основним джерелом ніком енергії для екосистем є енергія Сонця. Саме вона створює тепло на поверхні планета, кінетичну енергію потоків повітря і потенційну енергію гідросфери. Потреб-ність людини в енергії близько 40 ккал / кг в день. Потреба живих організмів в енергії зі зменшенням їх розмірів різко зростає (для птахів вона 1000 ккал / кг в день, а для насеко-мих - 5000 ккал / кг в день). Сонячне світло дає 2 кал * см 2 * хв -1. але до земної поверхні в полудень доходить не більше 1,34 кал * см 2 * хв -1. При цьому 40% сонячної енергії відбивається в кос-мос, 60% переходить в тепло, витрачається на випаровування, опади, вітер, хвилі і фотосинтез. З 100% сонячної енергії, що падає на зелений лист, засвоюється і запасається в органічному ве-вин всього 2%.
Для оцінки ефективності поглинання сонячної енергії ис-користується поняття продуктивності. Розрізняються: 1) первинна продуктивність, тобто загальна швидкість фотосинтезу; 2) чиста первинна продуктивність або чиста асиміляція - швидкість фо-тосінтеза за вирахуванням втрат енергії на дихання; 3) чиста продуктивність співтовариств - чиста асиміляція за вирахуванням втрат на дихання і у гетеротрофів і 4) вторинна продуктивність або енергія, накопичена у консументов. У чисту первинну продук-цію у рослин потрапляє тільки 0,1% падаючої на них сонячної енергії. При цьому 25% всієї асимільованої енергії рослинами йде на дихання, зерно (експорт з системи) - 32%, залишається в полі (стебла, коріння) - 33%, на мікроби і хвороби витрачається
Частка первинної продукції, що переходить в чисту, в помірний-ном поясі становить 60. 70%, на екваторі - 40% (при високих температурах великі витрати на дихання). Людина в основному
збільшує частки чистої продукції (підвищує відношення їжі до волокна). Чистий первинна продукція у дерев майже на 80% зосереджена в кронах, а у трав - 2/3 в коренях. Продуктив-ність агросистем і пустель може відрізнятися на 2 порядки (тобто в 100 разів).
Найбільша продуктивність в агросистемах отримана в пере-дових країнах (урожай зернових по 50. 60 ц з га) і значною але нижче вона в відсталих країнах (11. 15 ц з га). На суші ство-дається 3300 млн.т біомаси (78% - рослини і 22% - тварини), а в океані - 73 млн.т (0,9% - рослини і 99,1% - тварини).
Перетворення енергії в екосистемах йдуть по харчовим (тро-фического) ланцюгах. У продуцентів вона йде на зростання біомаси, ство-ня запасів і дихання. Початок харчових ланцюгів - рослина, його жива тканина (пряме поїдання), насіння (зерноядние), провідна тканина (активне витяг мікоризою), мертва тканина (диспергована органіка), ексудат (розчинена органіка) і, на-кінець, квітки (нектар). Загальна схема перетворення енергії расті-нями включає поїдання їх рослиноїдних для живої тканини і споживачами диспергує органіки - детриту для мертвої тканини. Споживачі детриту і рослиноїдні стають їжею хижаків. Кожен перехід енергії зменшує її приблизно на один порядок.
У міру перетворення енергії в харчових ланцюгах відбувається підвищення її якості: кількість асимільованої енергії рослини при переході її до хижаків зменшується в тисячі разів, а як підвищується теж в тисячі разів (в ланцюзі рослина-вугілля -електроенергія кількість і якість змінюються в 8 разів).
Екологічна або харчова піраміда - це трофічна за чисельністю, біомасою і енергії живих організмів в екосистемі. Інакше, це діаграма, в якій кількість особин, біомаса або енергія зображені у вигляді горизонтальних прямокутників, поставлених один на одного. Підставою служить перший рівень (рівень продуцентів), а наступні рівні (консументи) утворюють поверхи і вершину піраміди.
Екологічна піраміда за чисельністю мало інформативна, так як чисельність особин в популяціях може варіювати в
10 17 разів; більш інформативні піраміди по біомасі (їх варіювання не вище 10 5) і енергії (всього в 5 разів). Прикладами харчової піраміди можуть бути біомаси кедрових горіхів, що харчуються горіхами білок і харчувалися білками горностаїв. Співвідношення бі-омасси в екосистемі люцерна - телята - хлопчик (за умови, що хлопчик протягом року харчується тільки телятами) становить 8211 кг люцерни, 1035 кг телят і 48 кг хлопчика; по енергії цифри відповідно становлять 1,49 * 10 7 кал; 1,19 * 10 6 кал і 8,3 * 10 3 кал. Різниця в результатах по біомасі та енергії від-частини пояснюється змінами обміну в залежності від розмірів (обмін зростає пропорційно масі в ступені 2/3).
Збільшення розмірів екосистем підвищує зазвичай величину її віддачі, але в той же час знижує частку чистої продукції через зростання вартості самопідтримки системи. Урівноваження ско-рости надходження і витрати енергії призводить до припинення росту біомаси, обсяг якої в цей момент характеризує мак-симально підтримуючу ємність середовища. Оптимальна ємність, при якій швидкість утворення біомаси буде найбільшою, нижче максимальної місткості приблизно в 2 рази. Так, в природний-ном досвіді максимальне число оленів в загоні 500 га через ніс-колько років склало 200 голів, а оптимальним сталому рівнем виявилося 100 голів.
Енергетична классифи-кація екосистем розрізняє 4 типи: 1) природні несубсидований екосистеми, які отримують енергію тільки від Сонця (відкритому-ті океани, глибокі озера, високогірні ліси); 2) природні екосистеми, субсидовані Сонцем і іншими природними ис-джерелами (дощові ліси, приливні зони і т.д.); 3) природні зони, субсидовані людиною і Сонцем (агрозкосістеми, аква-культура); 4) зони, які одержували енергію від інших екосистем у вигляді харчування і палива (міста або урбанізовані територі-торії).
Найбільший інтерес з субсидованих екосистем представля-ють урбанізовані території і агроекосистеми. Екологічні особливості урбанізованих територій розглядаються нижче в підрозділі 3.2.
Інтенсивні агроекосистеми в даний час займає близько 60% всієї ріллі планети. Для них характерно застосування додаткового потоку енергії (крім сонячної), різке зменшення різноманітності живих організмів і домінування ис-кусственного відбору. У доіндустріальних агроекосистемах требо-валось менше витрат, але вони були менш ефективні при більшій
продуктивності на кількість вкладеної людської праці. В індустріальних агроекосистемах витрати людської праці на одиницю продукції менше (в США 4% населення в сільській місць-ності годує інші 96%), але загальні витрати різко віку-ють, що призводить до виділення великих державних субсидій на пальне. Забезпечення населення збалансованими продуктами харчування вже зараз призвело до п'ятикратного, в порівнянні з людьми, збільшенні витрат на сільськогосподарських тварин. Від інтенсифікації агроекосистем виграють насамперед бога-ті країни. Застосування ж найсучасніших і високопродуктів-них сортів рослин і порід тварин без відповідного забезпечення енергією і необхідними поживними речовинами обертається в бідних країнах збитками.
Крім енергетичної класифікації екосистеми классифи-ціруются і по фауни, тобто по виду продуцентів: на суші - пус-тині, луки (прерії, степи, савани, пампаси і тундра), ліси (сухі і вологі тропічні ліси, хвойні та листяні ліси помірного клімату). У водних екосистемах виділяються річкові і озерні, екосистеми затоплюваних гирла річок або естуарієв, екосистеми прибережних вод і океанічних глибин.