Биолошка продуктивност екосистема

Сваке године човек све више и вишеИсцртава ресурсе планете. Није изненађујуће да је у последњих неколико година огроман значај за процену колико средстава може дати одређени биоценозе. Данас, продуктивност екосистем је од кључног значаја приликом избора начина управљања, као и број производа који се могу добити директно зависи економски рад изводљивости.

Ево главних питања са којима се данас суочавају научници:

Колико је соларна енергија доступна и колико је биљка усмјерена, како се мери?
Које врсте екосистема имају највећу продуктивност и производе највише примарне производе?
Који фактори ограничавају број примарних производа на локалном и глобалном нивоу?
Која је ефикасност с којом енергијом трансформишу биљке?
Које су разлике између ефикасности асимилације, чисте производње и еколошких перформанси?
Како се екосистеми разликују у количини биомасе или у количини аутотрофних организама?
Колико енергије је доступно људима и колико користимо?

Покушаћемо да их бар делимично одговоримооквир овог чланка. Прво ћемо се бавити основним концептима. Дакле, продуктивност екосистема је процес акумулације органске материје у одређеном волумену. Који организми су одговорни за овај рад?

Аутотрофи и хетеротрофи

Знамо да су неки организми способниСинтеза органских молекула из неорганских прекурсора. Они се називају аутотрофи, што значи "самохрањивање". Заправо, продуктивност екосистема зависи од њихових активности. Аутотрофи се називају и примарни произвођачи. Организми који су способни да производе сложене органске молекуле од једноставних неорганских супстанци (вода, ЦО2), најчешће припадају класи биљака, али неке бактерије поседују исте способности. Процес којим се синтетишу органску материју назива се фотокемијска синтеза. Како из наслова није тешко разумјети, фотосинтеза захтева присуство сунчеве светлости.

Такође треба поменути начин познат каохемосинтеза. Неки аутотрофи, углавном специјализоване бактерије, могу претворити неорганске хранљиве материје у органска једињења без приступа сунчевој светлости. Постоји неколико група хемосинтетских бактерија у морским и слатководним водама, а посебно се често налазе у окружењима са високим садржајем водоник-сулфида или сумпора. Као и хлорофил-биљке и други организми способни за фотокемијску синтезу, хемосинтетски организми су аутотрофе. Међутим, продуктивност екосистема је вероватније активност вегетације, јер је одговорна за акумулацију више од 90% органске материје. Хемосинтеза има неоспорно мању улогу у томе.

У међувремену, многи организми могу примитинеопходну енергију, само храњење на другим организмима. Називају се хетеротрофе. У принципу, оне су све исте биљке (они "једу" и готове органске органе), животиње, микробе, гљиве и микроорганизме. Хетеротрофе се такође зову "потрошачи".

Улога биљака

По правилу реч "продуктивност" у овомСлучај се схвата као способност биља да складишти одређену количину органске материје. И то није изненађујуће, јер само биљни организми могу претворити неорганске супстанце у органске супстанце. Без њих би живот на нашој планети био немогућ, па се продуктивност екосистема посматра са ове позиције. Уопштено гледано, поставља се питање: колико маса органске материје може да складишти?

Које биоценозе су најпродуктивније?

Чудно, али биоценозе човеководедалеко од најпродуктивнијег. У том погледу џунгла, брегови и селва великих тропских ријека су далеко испред њих. Поред тога, ове биоценозе неутралишу огромну количину токсичних супстанци, које опет падају у природу као резултат људске активности, а такође производе више од 70% кисеоника садржаних у атмосфери наше планете. Иначе, многи уџбеници и даље тврде да су најпродуктивнији "кружић за коше" океани Земље. Чудно, ова изјава је далеко од истине.

"Оцеански парадокс"

Знаш, са којим биолошкимПродуктивност екосистема морима и океанима? Са полу-пустињама! Велике количине биомасе због чињенице да је вода простори заузимају велики део површине планете. Толико пута предвиђена употреба мора као главни извор хранљивих материја за читавог човечанства у наредним годинама, тешко да је могуће, јер је економска оправданост ово је веома низак. Међутим, ниска ефикасност овог типа екосистема ни на који начин умањује значај океана за живот свих живих бића, тако да треба заштитити као дубљу могући начин.

Модерни еколози то кажу приликупољопривредна земљишта су далеко од исцрпљености, а у будућности ћемо моћи да добијемо обиљујуће бербе од њих. Посебне наде су постављене на пиринчевим пољима, које могу дати огромну количину вредне органске материје због њихових јединствених карактеристика.

Основне информације о продуктивности биолошких система

Уопште, продуктивност екосистемаодређује брзина фотосинтезе и акумулација органских супстанци у одређеној биоценози. Та маса органске материје, која се креира по јединици времена, назива се примарна производња. Може се изразити на два начина: било у Јоулес, или у сувој маса биљака. Бруто излаз је његов волумен, који се ствара биљним организмима за одређену јединицу времена, са константном стопом фотосинтезе. Треба запамтити да ће део ове материје ићи на виталну активност самих биљака. Преостали органски састав је нето примарна продуктивност екосистема. Она иде на исхрану хетеротрофа, укључујући и нас.

Да ли постоји "горња граница" примарне производње?

Укратко, да. Хајде да на кратко погледамо колико је ефикасна, у принципу, процес фотосинтезе. Не заборавите да је интензитет сунчевог зрачења достиже земљине површине, много зависи од локације: максимална снага излазну карактеристику екваторијалних зоне. То опада експоненцијално како се приближавамо половима. Приближно половина соларне енергије који се осликава лед, снег, океана или пустиња, апсорбује гасове у атмосфери. На пример, атмосферски озонски омотач апсорбује готово све УВ зрачења! Само половина светлости која пада на листовима биљака које се користе у реакцији фотосинтезе. Тако да је биолошка продуктивност екосистема - резултат претварања незнатан део енергије сунца!

Шта је секундарна производња?

Према томе, позову се секундарни производираст потрошача (тј. потрошача) у одређеном временском периоду. Наравно, продуктивност екосистема зависи од њих у много мањој мери, али је управо та биомаса игра важну улогу у људском животу. Треба имати на уму да се секундарне органске јединице рачунају на сваки трофички ниво. Стога, врсте продуктивности екосистема подељене су на два типа: примарно и секундарно.

Однос примарних и секундарних производа

Као што претпостављам, биомаса иукупна маса биљке је релативно мала. Чак иу џунгли и мочварама, овај индикатор ретко прелази ниво од 6,5%. Што више биљака у заједници, то је већа стопа акумулације органске материје и што је већа разлика.

О брзини и обиму формирања органских супстанци

Уопште, брзина образовањаорганска материја примарног порекла потпуно зависи од стања фотоинтетичког апарата биљака (ПХА). Максимална вредност ефикасности фотосинтезе, која је постигнута у лабораторији, износи 12% вредности фага. У природним условима, вредност од 5% се сматра екстремно високом и практично се не појављује. Верује се да на Земљи апсорпција сунчеве светлости не прелази 0,1%.

Дистрибуција примарних производа

Треба напоменути да је продуктивност природнеекосистеми - ствар која је екстремно неравномерна на планети. Укупна маса сваке органске материје, која се годишње формира на површини Земље, износи око 150-200 милијарди тона. Сећате ли се да смо говорили о продуктивности океана изнад? Дакле, 2/3 ове супстанце се формира на копну! Само замислите: џиновски, невероватни волумен хидросфере формирају три пута мање органске од скромног дела земље, од којих су велики део пустиње!

Више од 90% акумулиране органске материје у једној или другојврста иде у храну за хетеротрофне организме. Само незнатан део соларне енергије чува се у облику хумуса (као и нафте и угља, чије је формирање и данас). На територији наше земље повећање примарне биолошке производње варира од 20 ц / ха (у близини арктичког океана) до више од 200 ц / ха на Кавказу. У пустинским подручјима ова вриједност не прелази 20 к / ха.

У принципу, на пет топао континената нашегинтензитет производње се практично не разликује, скоро: у Јужној Америци, вегетација се акумулира пута један и по пута више од суве материје, што је због одличних климатских услова. Продуктивност природних и вештачких екосистема је максимална.

Шта обезбеђује храну за људе?

Око 1,4 милијарде хектара је окупираноповршину планете наше планете коју култивишу људске биљке које нам пружају храну. Ово је око 10% свих екосистема планете. Иронично, само половина излаза иде директно у људску храну. Све остало се користи као храна за кућне љубимце и иде на потребе индустријске производње (која није везана за производњу хране). Научници су већ дуго били узнемирени: продуктивност и биомаса екосистема наше планете могу пружити не више од 50% потреба човечанства у протеину. Једноставно речено, половина светске популације живи у условима хроничног нестајања протеина.

Биоценозе-носиоци записа

Као што смо већ рекли, највећа продуктивносткоје карактеришу екваториалне шуме. Само помислите: један хектар такве биоценозе може имати више од 500 тона суве материје! И то није граница. У Бразилу, на пример, један хектар шуме производи између 1.200 и 1.500 тона (!) Од органске материје за годину дана! Размислите само о томе: има до два централа органске материје по квадратном метру! У тундре на истом простору се формира не више од 12 метара, а медијана трака шуме - у 400 м Ово активно користе животињске фарме у оним деловима :. продуктивности вештачке екосистема у области шећерне трске, која може да акумулира до 80 тона суве материје хектар, никуда више такве жетве не могу се физички дати. Међутим, мало другачије од својих залива Ориноко, Мисисипи, као и неке површине Чад. Овдје за годину дана екосистеми "издају" до 300 тона супстанце по хектару!

Исходи

Према томе, процена продуктивности требапонашање на примарној супстанци. Чињеница је да секундарна производња није више од 10% од ове вриједности, његова вриједност се у великој мјери разликује и стога је једноставно немогуће направити детаљну анализу овог индикатора.