Такая дополнительная энергия может поступать в разной форме: например, на возделываемом поле - в форме энергии ископаемого топлива и работы, совершаемой человеком или животным.
Оценивая продуктивность экосистемы, зависящую от соотношения П/Д, необходимо учитывать как утечки энергии, связанные со сбором урожая, загрязнением среды, неблагоприятными климатическими условиями и с другими типами стрессовых воздействий, способствующих отведению энергии от процесса продукции - увеличению Д, так и поступления энергии, которые увеличивают продуктивность П, компенсируя потери тепла при дыхании - при \"откачивании неупорядоченности\", необходимом для поддержания биологической структуры.
Таким образом, для обеспечения энергией всех особей сообщества живых организмов экосистемы необходимо определенное количественное соотношение между продуцентами, консументами разных порядков, детритофагами и редуцентами. Однако для жизнедеятельности любых организмов, а значит и системы в целом, только энергии недостаточно, они обязательно должны получать различные минеральные компоненты, микроэлементы, органические вещества, необходимые для построения молекул живого вещества.
4.3. Строительная роль пищи
В процессе фотосинтеза из CO2 и H2O образуется основа органического вещества - глюкоза. Это не только резервуар потенциальной энергии, но и основной строительный материал живого вещества. Ее углеводородный комплекс входит во все молекулярные постройки живого вещества: углеводы, липиды, белки и нуклеиновые кислоты. В их создании могут принимать участие и некоторые другие элементы - O, N, S, P, но основой являются С-С и С-Н связи. Сложность органических молекул велика, а возможное разнообразие бесконечно. Этим и определяется разнообразие живых организмов.
Для построения, роста и обновления тканей продуцентов им должны быть доступны неорганические вещества CO2, H2O, аммоний (NH4+) и/или нитратион (NO3-), фосфат-ион (PO43-), сульфатион (SO42-), а также разнообразные элементы, включая Co, Mn, Mg, Fe и др. Для построения организма консументов, которые начинают его в отличие от продуцентов уже с готовых органических соединений, пища долж-на содержать помимо углеводов, липидов, белков, нуклеиновых кислот необходимое количество витаминов и различные микроэлементы. Если в пище нет какого-либо из этих ингредиентов, то сколько бы энергии (калорий) она не содержала, неизбежно появятся нарушения, вызванные неполноценным питанием.
Для человека достаточные количества этих питательных ве-ществ (биогенов) содержится в сбалансированном рационе, включающем крупы, мясо, овощи и молоко. Однако во многих прошедших длительную обработку пищевых продуктах биогенов почти или совершенно не остается. Аналогичная проблема имеет место в случае \"перебивания аппетита\" жареными картофельными хлопьями, лимонадом, спиртными напитками, сладостями, выпечкой. Многие из этих продуктов высококалорийны, поскольку богаты жирами или сахаром, но в них практически нет веществ, необходимых организму для роста и восстановления тканей. Соответственно, если в рационе много таких продуктов, то энергетические потребности организма будут удовлетворены, но питание останется явно неполноценным. Результатом бы-вает ощущение \"упадка сил\", даже если получено вполне достаточно калорий.
При несбалансированном рационе не исключено избыточное поступление калорий. Потребность в них определяется тем, насколько активный образ жизни ведет человек. Если в пище больше калорий, чем нужно организму, их излишек накапливается в жировых отложе-ниях, что в конечном счете обернется избыточным весом. Таким образом, неумеренное потребление некоторых продуктов чревато одновременно ожирением и неполноценным питанием. С другой стороны, если калорийность пищи ниже потребностей организма, он голодает и начинает получать энергию за счет расщепления собственных тканей, причем не только жира, но и белков.
Сбалансированный рацион обеспечивает потребление калорий и биогенов именно в том количестве, в каком они нужны. Важно питаться так постоянно, поскольку организм не в состоянии запасать большинство необходимых веществ впрок. Не следует есть редко и помногу, так как в этом случае значительная часть пищи попросту не используется и теряется вместе с экскрементами, а ее биогены разрушаются ради получения энергии. При сбалансированном питании от 80 до 90 % того, что переваривается и всасывается в кровь, расходует-ся в энергетических целях. Однако, несмотря на то, что доля биогенов (аминокислот, витаминов, минеральных веществ) значительно меньше 10-20 %, она жизненно необходима организму.
Исходя из этих общих положений, перечислим еще раз основные требования, предъявляемые к питанию человека:
питание должно быть сбалансировано по энергии - ее потребление определяется энергозатратами организма, то есть режимом и образом жизни;
питание должно быть сбалансировано по питательным веществам, в том числе витаминам и микроэлементам;
питание должно быть сбалансировано постоянно, поскольку организм не может запасать необходимые элементы впрок;
пища должна проходить минимальную обработку, так как в процессе нее разрушаются и теряются витамины и микроэлементы;
пища не должна содержать ядовтоксинов, в том числе в виде консервантов, красителей, дезодорантов.
4.4. Круговорот элементов в экосистеме
Откуда изначально берутся в живом веществе необходимые для построения организма компоненты? Их поставляют в пищевую цепь все те же продуценты. Неорганические минеральные вещества и воду они извлекают из почвы, CO2 - из воздуха, и из образованной в процессе фотосинтеза глюкозы с помощью биогенов строят далее сложные органические молекулы - углеводы, белки, липиды, нуклеиновые кислоты, витамины и т.п.
Чтобы необходимые элементы были доступны живым организмам, они все время должны быть в наличии.
Сравним еще раз два процесса, непрерывно протекающих в экосистеме:


Из них видно, как связаны и четко взаимодействуют друг с дру-гом продуценты, консументы, детритофаги и редуценты: органика и кислород, образуемые растениями, это то, что нужно консументам для питания и дыхания, а выделяемые консументами CO2 и минеральные вещества - как раз те биогены, которые необходимы продуцентам.
В этой взаимосвязи реализуется закон сохранения вещества. Его удобно сформулировать следующим образом: атомы в химических реакциях никогда не исчезают, не образуются и не превращаются друг в друга; они только перегруппировываются с образованием различных молекул и соединений (одновременно происходит поглощение или выделение энергии). В силу этого атомы могут использоваться в самых различных соединениях и запас их никогда не истощается. Именно это происходит в естественных экосистемах в ви-де круговоротов элементов. При этом выделяют два круговорота: большой (геологический) и малый (биотический).
Большой круговорот измеряется масштабами геологического времени и длится сотни тысяч или миллионы лет. Он заключается в том, что происходит постоянное превращение материковой коры в океаническую и наоборот. Продукты разрушения и выветривания горных пород переносятся водами в Мировой океан. Здесь они образуют морские напластования. Медленные геотектонические изменения, процессы опускания материков и поднятия морского дна, перемещение морей и океанов в течение длительного времени приводят к тому, что эти напластования возвращаются на сушу и процесс начинается вновь.
На фоне этого глобального круговорота вещества в биосфере не-прерывно происходят малые биотические круговороты. Малый круго-ворот заключается в том, что углекислый газ, вода и питательные ве-щества почвы аккумулируются растениями и расходуются на построе-ние тела и жизненные процессы как самих продуцентов, так и орга-низмов-консументов. Продукты распада органического вещества вновь разлагаются детритофагами и редуцентами до минеральных компо-нентов, доступных растениям и вовлекаемых ими в поток вещества.Круговорот химических веществ из неорганической среды через растительные и животные организмы снова в неорганическую среду с использованием энергии Солнца и энергии химических ре-акций носит название биогеохимического цикла.
Наиболее значимыми для функционирования биосферы являют-ся круговороты основных элементов, входящих в состав живого веще-ства: углерода, кислорода, азота, фосфора и серы, поскольку они яв-ляются компонентами для построения основных молекул живого ве-щества - углеводов, липидов, белков и нуклеиновых кислот. Эти кру-говороты создаются живым веществом и одновременно поддерживают жизнедеятельность самих живых организмов.