Sekundärproduktivität von Ökosystemen. Primär- und Sekundärproduktion

Die Fähigkeit lebender Organismen, neue Biomasse zu schaffen, wird als bezeichnet Produktivität. Die Rate der Biomassebildung pro Zeiteinheit pro Flächeneinheit wird genannt Produkte. Biologische Produkte werden in Joule pro 1 m 2 pro Tag, Kalorien pro 1 m 2 pro Tag, Kilogramm pro 1 ha pro Jahr ausgedrückt.

Die von einer Pflanze pro Zeiteinheit erzeugte organische Masse wird als primär bezeichnet Produkte. Die Bruttoprimärproduktion ist die Gesamtmenge an Materie und Energie, die von den Autotrophen eines Ökosystems produziert wird. Nettoprimärproduktion – die Akkumulationsrate von organischem Material in Pflanzengeweben nach Abzug der Atmungskosten. Verbraucher können nur reine Vorprodukte verwenden.

Sekundärprodukte in Ökosystemen werden von Verbrauchern gebildet. Die Sekundärproduktion der Gemeinschaft ist immer geringer als die Primärproduktion. Gemäß der Pyramide der biologischen Produktion ist auf jeder vorherigen Trophiestufe die Menge an Biomasse, die pro Zeiteinheit erzeugt wird, größer als auf der nächsten.

Die Energiemenge, die einem bestimmten Gebiet pro Jahr zugeführt wird, hängt vom Breitengrad dieses Gebiets und von der Bewölkung ab, d.h. von Faktoren, die die Photosynthese fördern. Die durchschnittliche Produktivität von Landflächen entspricht der Assimilation von etwa 0,3 % der auf die Erdoberfläche auftreffenden Lichtenergie.

Es wurden vier Gruppen von Gebieten identifiziert, die sich in der Primärproduktivität von Ökosystemen unterscheiden:

1) offene Meere und Wüsten (die Produktivität beträgt normalerweise weniger als 500-1000 kcal / m 2 pro Jahr;

2) krautige halbtrockene Formationen, einige Agrozenosen, tiefe Seen, alpine Wälder, Küstengebiete (500–3000 kcal/m 2 pro Jahr);

3) feuchte Wälder, flache Seen, Weiden und die meisten Agrarökonosen (300–10.000 kcal/m 2 pro Jahr);

4) einige Flussmündungen, Korallenriffe (mehr als 10.000 kcal/m2 pro Jahr).

Die Qualität der Nahrung und die Energieverteilung zur Erfüllung der verschiedenen Funktionen von Organismen bestimmen die Art des Energieflusses durch die Gemeinschaft. Die stärksten Unterschiede bestehen diesbezüglich zwischen aquatischen und terrestrischen Ökosystemen. Dort, wo Licht, Wärme, Wasser und Mineralstoffe im Überfluss vorhanden sind, erreicht die Produktivität ihren höchsten Stand.

Feuchtigkeit und Temperatur sind normalerweise die ersten wichtigen Faktoren, die die Produktivität terrestrischer Systeme begrenzen, und mineralische Elemente sind die zweiten. Die Verfügbarkeit von Feuchtigkeit zum Ausgleich solcher Verluste ist die wichtigste Determinante der Landproduktivität. Es besteht ein nahezu linearer Zusammenhang zwischen Niederschlag und Nettoprimärproduktion, der mit der Zunahme des mittleren Jahresniederschlags zunimmt. In gemäßigten und arktischen Ökosystemen reduzieren niedrige Wintertemperaturen und lange Nächte die Produktivität. Die Ökosysteme der Sümpfe und Sümpfe befinden sich an der Grenze zwischen terrestrischen und aquatischen Lebensräumen und entsprechen in Bezug auf die Pflanzenproduktivität tropischen Wäldern. Pflanzen, die auf Märschen leben, sind sehr produktiv, da ihre Wurzeln ständig unter Wasser und ihre Blätter im Licht und in der Luft sind. Außerdem werden sie reichlich mit Nährstoffen versorgt, denn der in die Märsche geschwemmte Schutt wird schnell von Bakterien zersetzt.

IN aquatische Ökosysteme Energie wird schnell und sehr effizient von einer Trophieebene zur anderen übertragen, was die Möglichkeit zur Bildung langer Nahrungsketten schafft. Der Hauptfaktor, der die Produktivität aquatischer Ökosysteme einschränkt, ist eine geringe Menge an mineralischen Nährstoffen. Dies schränkt die Produktivität im Vergleich zur Produktivität gemäßigter Wälder um fast eine Größenordnung ein. Phosphor ist eines der mangelhaftesten Elemente der mineralischen Ernährung in den Gewässern des offenen Ozeans.

In den Auftriebszonen (wo Nährstoffe durch vertikale Strömungen aus der Meerestiefe an die Oberfläche befördert werden) und dem Festlandsockel (wo ein aktiver Austausch zwischen Bodensedimenten und Oberflächengewässern stattfindet) ist die Produktion mit durchschnittlich 500 und höher 360 g/m2 pro Jahr. Die Produktion von flachen Flussmündungen, Korallenriffen und Seetangbetten an der Küste nähert sich derjenigen benachbarter terrestrischer Lebensräume. Süßwasserökosysteme haben eine ziemlich breite Palette von Produkten. Die Produktivität ist an der Land-Wasser-Grenzfläche am höchsten: in bestimmten feuchten oder aquatischen Landgemeinschaften und in einigen Küsten- und Flachwassergemeinschaften aquatischer Ökosysteme.

BIOLOGISCHE PRODUKTIVITÄT - die Zunahme der organischen Substanz der durch Biozönose produzierten Biomasse pro Zeiteinheit pro Flächeneinheit.[ ...]

Die Primärproduktivität eines Ökosystems, einer Gemeinschaft oder eines Teils davon ist definiert als die Rate, mit der Sonnenenergie von produzierenden Organismen (hauptsächlich grünen Pflanzen) während der Photosynthese oder chemischen Synthese (Chemoproduzenten) absorbiert wird. Diese Energie materialisiert sich in Form organischer Stoffe von Gewebeproduzenten.[ ...]

PRODUKTIVITÄT (Produktion) PRIMÄR - biologische Produktivität (Produktion) der Erzeuger (hauptsächlich Phytozönose). PRODUKTE - siehe Biologische Produkte.[ ...]

PRIMÄRSCHADSTOFFE - Schadstoffe, die direkt eintreten oder in die sie emittiert werden Umfeld aus Verschmutzungsquellen. P.z.v. können zur Bildung und Anreicherung von Sekundärschadstoffen in der Umwelt beitragen. ABLASSUNG (Flüsse) - eine Änderung der natürlichen Fließrichtung von Flüssen mit Rückzug in ein anderes Einzugsgebiet mit Hilfe von Wasserbauwerken (GOST 19185-73). ÜBERGRADUNG, Überweidung - unkontrollierte Beweidung von Vieh, was zu einer Verschlechterung der Weidevegetation und einer Verringerung ihrer Produktivität und Produktivität (der sogenannten Weidedegression) und der Bildung von Schlachtungen führt.[ ...]

PRIMÄRPRODUKTIVITÄT - siehe Primärproduktivität.[ ...]

Die Primärproduktivität der Vegetation (Produzenten) eines Ökosystems bestimmt die Gesamtenergie biochemischer Prozesse in einem Ökosystem und folglich die Intensität biogeochemischer Kreisläufe sowohl von Kohlenstoff als auch von anderen biogenen Elementen. Der biogeochemische Kreislauf von Kohlenstoff, dem bestimmenden Element lebender Systeme, ist besser untersucht als die Zyklen anderer Elemente, die mit einem relativ geringen Teil ihrer Präsenz am biogenen Kreislauf beteiligt sind Erdkruste oder Atmosphäre. Dennoch sind die biogeochemischen Stoffkreisläufe von Stickstoff und Sauerstoff zumindest im Hinblick auf ihren Austausch in Ökosystemen und der Atmosphäre relativ gut untersucht.[ ...]

Die Primärdaten von Langzeitbeobachtungen, die nach einem fest definierten Programm durchgeführt werden, werden in die "Chronik der Natur" jedes Reservats eingetragen. Von Jahr zu Jahr werden darin von Jahr zu Jahr die Daten der Öffnung von Flüssen, der Zeitpunkt der Blüte von Pflanzen, die Ankunft von Vögeln, Informationen über die Anzahl der wichtigsten Tierarten, Saatgut, Beeren, Pilze und verschiedene Naturphänomene aufgezeichnet zu Jahr. Dies ermöglicht es uns, den Grad der Konstanz dieser Phänomene zu beurteilen, die Muster ihrer Veränderung zu verstehen, Vorhersagen zu treffen und Wege zu entwickeln, die biologische Produktivität natürlicher Biogeozänosen zu steigern.[ ...]

Die Produktivität von Ökosystemen hängt eng mit dem Energiefluss zusammen, der durch ein Ökosystem fließt. In jedem Ökosystem wird ein Teil der in das Nahrungsnetz eintretenden Energie in Form organischer Verbindungen gespeichert. Die ununterbrochene Produktion von Biomasse (lebender Materie) ist einer der grundlegenden Prozesse der Biosphäre. Organisches Material, das von Produzenten im Prozess der Photosynthese oder Chemosynthese erzeugt wird, wird als Primärproduktion eines Ökosystems (Gemeinschaft) bezeichnet. Quantitativ wird es in Roh- oder Trockenmasse von Pflanzen oder in Energieeinheiten ausgedrückt - die entsprechende Anzahl von Kalorien oder Joule. Die Primärproduktion bestimmt den gesamten Energiefluss durch die biotische Komponente des Ökosystems und damit die Biomasse lebender Organismen, die im Ökosystem existieren kann (Abb. 12.44).[ ...]

PRIMÄRPRODUKTIVITÄT - Biomasse (oberirdische und unterirdische Organe) sowie Energie und biogene flüchtige Substanzen, die von den Produzenten pro Flächeneinheit und Zeiteinheit produziert werden. Da P. p. von der Intensität der Photosynthese und diese vom Kohlendioxidgehalt der Luft abhängt, wurde eine Erhöhung der Primärproduktivität aufgrund einer Erhöhung der CO2-Konzentration in der Erdatmosphäre angenommen. Aufgrund anderer anthropogener Einflüsse (Umweltverschmutzung etc.) und der Verdrängung produktiverer Lebensgemeinschaften durch weniger produktive hat sich die biologische Produktivität auf dem Planeten jedoch stark verringert In letzter Zeit um 20 %.[ ...]

Nettoprimärproduktivität (NPP) - die Akkumulationsrate organischer Substanz durch Pflanzen abzüglich des Verbrauchs für Atmung und Photorespiration.[ ...]

Nettoprimärproduktivität - die Akkumulationsrate organischer Substanz in Pflanzengeweben abzüglich des Teils davon, der während des Untersuchungszeitraums für die Atmung (R) der Pflanzen verwendet wurde: Рl / = Рv R.[ ...]

Die Bruttoprimärproduktivität (GPP) ist die Rate, mit der Pflanzen chemische Energie speichern.[ ...]

Die Bruttoprimärproduktivität ist die Akkumulationsrate von organischem Material im Prozess der Photosynthese, einschließlich des Teils davon, der während der Messungen für die Atmung aufgewendet wird. Sie wird als Ra bezeichnet und in Massen- oder Energieeinheiten pro Flächeneinheit oder Volumen pro Zeiteinheit ausgedrückt.[ ...]

Die tertiäre Produktivität auf der Ebene der Raubtiere beträgt etwa 10 % der sekundären Produktivität und kann selten 20 % erreichen. Dadurch wird die Primärenergie beim Übergang von niedrigeren zu höheren Niveaus schnell abgebaut.[ ...]

Biomasse und Primärproduktivität der wichtigsten Arten von Ökosystemen sind in Tabelle 12.7 und Abb. 1 dargestellt. 12.45.[ ...]

In den produktivsten Gebieten findet die Synthese von organischem Material sehr intensiv statt. So liegt im Mittelmeer die Primärproduktion im April im Durchschnitt bei 10 mg C/(m2-Tag) in der Oberflächenwasserschicht und bei 210 mg C/(m2-Tag) in der gesamten Photosyntheseschicht. Deutlich höhere Produktivität – bis zu 580 mg C/(m2 ■ Tag) in der Photosyntheseschicht wird in der Zone der Zyklonzirkulation beobachtet. Ein ähnlicher Wert ist auch typisch für Auftriebsgebiete: Die durchschnittliche Tagesproduktion integriert über eine Tiefe von 0-2000 m im Pazifischen Ozean vor der Küste Kaliforniens liegt bei 560 mg C/m2.[ ...]

Die Indikatoren der Primär- und Sekundärproduktivität für die wichtigsten Ökosysteme sind in der Tabelle angegeben. 6.1.[ ...]

Bei Pflanzen kann die Produktivität einer Umgebung davon abhängen, welche Ressource oder Bedingung das Wachstum am stärksten einschränkt. In Landgemeinschaften führen eine Abnahme der Temperatur und eine Abnahme der Vegetationsperiode mit der Höhe im Allgemeinen zu einer Abnahme der Produktion, während letztere in Gewässern in der Regel parallel zu Temperatur und Beleuchtung mit der Tiefe abnimmt. Unter ariden Bedingungen, wo das Wachstum durch Feuchtigkeitsmangel begrenzt sein kann, kommt es oft zu einem starken Rückgang der Produktion, und der Anstieg erfolgt fast immer, wenn der Zufluss wichtiger Nährstoffe wie Stickstoff, Phosphor und Kalium zunimmt. Im weitesten Sinne folgt die Produktivität der Umwelt für Tiere den gleichen Mustern, da sie von der Menge der Ressourcen in der Basis abhängt die Nahrungskette, Temperatur und andere Bedingungen.[ ...]

Biologische Produktivität - gesamt organische Substanz (Biomasse), die von einer Bevölkerung oder Gemeinschaft pro Zeiteinheit pro Flächeneinheit produziert wird. Dabei wird zwischen der primären Biomasse, die im Prozess der Photosynthese durch Autotrophe (grüne Pflanzen) produziert wird, und der sekundären Biomasse, die durch Heterotrophe pro Zeiteinheit pro Flächeneinheit gewonnen wird, unterschieden. Die Primärproduktion wird in Brutto (entspricht der Gesamtzahl der Photosyntheseprodukte für einen bestimmten Zeitraum) und Netto (entspricht der Differenz zwischen dem Brutto und dem Teil, der für die Pflanzenatmung verwendet wurde) unterteilt. Bei krautigen Pflanzen werden 40-50 % für die Atmung und bei Bäumen 70-80 % der Bruttoprimärproduktion verwendet.[ ...]

Nahezu die gesamte Nettoprimärproduktion der Erde dient dazu, das Leben aller heterotrophen Organismen zu unterstützen. Energie, die von Verbrauchern zu wenig genutzt wird, wird in ihren Körpern, Bodenhumus und organischen Sedimenten von Gewässern gespeichert. Die menschliche Ernährung erfolgt hauptsächlich durch landwirtschaftliche Nutzpflanzen, die etwa 10 % der Landfläche einnehmen. Der jährliche Zuwachs an Kulturpflanzen beträgt etwa 16 % der gesamten Landproduktivität, wovon der größte Teil auf Wälder entfällt.[ ...]

Vor mehr als 100 Jahren wies Morozov G.F. wirkte als Wegbereiter der modernen Ökologie und Biologie in der Forstwirtschaft.[ ...]

Aus den Zeilen 1a-b der Tabelle. Abbildung 6.4 zeigt, dass die Primärproduktion pflanzlicher Biomasse (ausgedrückt als Kohlenstoff) im Ozean etwa halb so hoch ist wie an Land. Fast alle diese Produkte sind mit Phytoplankton verwandt. Die Verteilung der biologischen Produktivität des Ozeans für verschiedene Arten von Organismen ist in der Tabelle angegeben. 6.6 (nach Angaben des Instituts für Ozeanologie der Akademie der Wissenschaften der UdSSR).[ ...]

Aus Tabelle. 1.3 zeigt deutlich, dass Landökosysteme am produktivsten sind. Obwohl die Landfläche halb so groß ist wie die der Ozeane, haben ihre Ökosysteme eine jährliche Primärkohlenstoffproduktion, die mehr als doppelt so hoch ist wie die des Weltozeans (52,8 Milliarden Tonnen bzw. 24,8 Milliarden Tonnen), mit einer relativen Produktivität von terrestrischen Ökosystemen, die das Siebenfache der Produktivität beträgt Ökosysteme der Ozeane. Insbesondere daraus folgt, dass die Hoffnungen, dass die volle Erschließung der biologischen Ressourcen des Ozeans die Menschheit in die Lage versetzen wird, das Ernährungsproblem zu lösen, nicht sehr begründet sind. Anscheinend sind die Möglichkeiten in diesem Bereich gering – selbst jetzt ist das Ausmaß der Ausbeutung vieler Populationen von Fischen, Walen und Flossenfüßern für viele kommerzielle Wirbellose – Weichtiere, Krebstiere und andere – aufgrund eines erheblichen Rückgangs ihrer Anzahl nahezu kritisch natürliche Populationen, es ist wirtschaftlich rentabel geworden, sie auf spezialisierten Meeresfarmen zu züchten, die Entwicklung der Marikultur. Ähnlich verhält es sich mit Speisealgen wie Kelp (Seetang) und Fucus sowie Algen, die industriell zur Gewinnung von Agar-Agar und vielen anderen Wertstoffen verwendet werden.[ ...]

Auf dem Territorium Russlands steigt in Zonen mit ausreichender Feuchtigkeit die Primärproduktivität von Norden nach Süden mit zunehmendem Wärmezufluss und der Dauer der Vegetationsperiode (Saison). Das jährliche Vegetationswachstum variiert von 20 Zentner/ha an der Küste und den Inseln des Arktischen Ozeans bis zu mehr als 200 Zentner/ha im Inland Krasnodar-Territorium, an der Schwarzmeerküste des Kaukasus (Abb. 12.46).[ ...]

Die Stabilität von Pflanzengemeinschaften lässt sich durch ihre primäre biologische Produktivität (PBP) – den über das Jahr zunehmenden Mittelwert der ober- und unterirdischen organischen Masse, gemessen in Trockenmasse (c/ha) – charakterisieren. GGBP hängt von den Ressourcen Wärme und Feuchtigkeit sowie von der Bodenbeschaffenheit ab und beträgt innerhalb Russlands für die arktische Tundra 10 c/ha, für die Wiesensteppe 100-110 und für schlecht mit Feuchtigkeit versorgte Gebiete (Halbwüsten ) 7-10 c/ha. [ . ..]

In den Boden gelangen nicht nur die organischen Reste abgestorbener Pflanzen (primäre organische Substanz), sondern auch die Produkte ihrer mikrobiologischen Umwandlung sowie tierische Reste (sekundäre organische Substanz). Die Primärproduktivität verschiedener terrestrischer Ökosysteme ist nicht gleich und reicht von 1-2 t/ha pro Jahr an trockener organischer Substanz ( Verschiedene Arten Tundra) bis zu 30-35 t/ha pro Jahr (feuchte Tropenwälder) (siehe Tabelle 3). In Agrarökosystemen gelangen Pflanzenreste von 2-3 t/ha pro Jahr (Reihenkulturen) bis 7-9 t/ha pro Jahr (mehrjährige Gräser) in den Boden. Nahezu die gesamte organische Bodensubstanz wird von Mikroorganismen und Vertretern der Bodenfauna verarbeitet. Die Endprodukte dieser Verarbeitung sind mineralische Verbindungen. Jedoch konkrete Wege Umwandlungen primärer organischer Verbindungen und die Bildung organischer Produkte unterschiedlicher Stabilität und Komplexität, ihre Beteiligung an verschiedenen Stufen der Umwandlung in der Bodenbildung und Pflanzenernährung sind noch weitgehend unerforscht.[ ...]

Die zweite Art der anthropogenen Beeinflussung – die Anreicherung des Reservoirs mit biogenen Stoffen – erhöht die Produktivität nicht nur des Phytoplanktons, sondern auch anderer aquatischer Lebensgemeinschaften, einschließlich der Fische, und ist als ein aus wirtschaftlicher Sicht günstiger Prozess zu betrachten . In vielen Fällen kommt es jedoch zu einer spontanen anthropogenen Anreicherung von Gewässern mit Primärnährstoffen in einem solchen Ausmaß, dass das Gewässer als Ökosystem mit Nährstoffen überlastet wird. Die Folge davon ist eine zu schnelle Entwicklung von Phytoplankton („Aufblühen“ von Wasser), bei dessen Zersetzung Schwefelwasserstoff oder andere Giftstoffe freigesetzt werden. Dies führt zum Tod der Tierpopulation des Stausees und macht das Wasser ungenießbar.[ ...]

Alle untersuchten BGCs wurden typologisch identifiziert und anschließend nach dem Produktivitätsgradienten und dem sukzessiven Altersfaktor geordnet. Auf entwässerten Ökotopen wurden 4 Sukzessionsreihen mit einem gemeinsamen Schema identifiziert: Flussweidenwälder - ■ Auenwaldtypen (Kiefernwälder, Birkenwälder, Eichenwälder, Grauerlenwälder) - ■ Auenfichtenwälder -»■ Sauerampferfichtenwälder (Höhepunkt) . Für jede Nachfolgeserie hat der Computer die Werte der primären Nettoproduktion P, der Bestände an lebender Phytomasse M und des Gesamtbiomassevorrats B entlang der Ordinate des Nachfolgealters angenähert und ausgeglichen (g). Nachdem wir die erste Ableitung der Funktionen M und B nach m berechnet haben, erhalten wir die aktuelle Veränderung der Bestände an lebender Phytomasse der DM und der gesamten Biomasse der DW. Dann wurde für jede Dekade des Sukzessionsalters der Durchschnittswert der jährlichen Würfe und Sterblichkeit der Phytomasse L nach der Formel A = P - DM und die Kosten der heterotrophen Atmung H/1 nach der Formel R = P - DV berechnet . Der Wert von b repräsentiert die Dissipation (Streuung) der Energiereserven des autotrophen Blocks und d/, - den heterotrophen Block von BHC. Der Wert von b charakterisiert auch den Eingangsfluss chemischer Energie in den heterotrophen Block. Nach der Annäherung der Werte der Bestände im BGC an toter organischer Substanz und der Biomasse der Destruktoren (Detritus) – £detr, erhalten aus der Gleichung detr = V – M, die Werte von DAde™ – die aktuelle Veränderung der Bestände von toter Biomasse und Destruktoren . Die Angemessenheitsprüfung wurde durchgeführt, indem die Ergebnisse mit den aus der Gleichung erhaltenen Werten verglichen wurden

Jede Biogeozänose ist durch Artenvielfalt, Populationsgröße und -dichte jeder Art, Biomasse und Produktivität gekennzeichnet. Die Anzahl wird durch den Viehbestand oder die Anzahl der Pflanzen in einem bestimmten Gebiet (Flusseinzugsgebiet, Meeresgebiet usw.) bestimmt. Dies ist ein Maß für den Wohlstand einer Bevölkerung. Die Dichte wird durch die Anzahl der Individuen pro Flächeneinheit charakterisiert. Zum Beispiel 800 Bäume pro 1 ha Wald oder die Anzahl der Menschen pro 1 km2. Die Primärproduktivität ist die Zunahme der pflanzlichen Biomasse pro Zeiteinheit pro Flächeneinheit. Sekundärproduktivität ist die Biomasse, die von heterotrophen Organismen pro Zeiteinheit pro Flächeneinheit gebildet wird. Biomasse ist die Gesamtheit pflanzlicher und tierischer Organismen, die zum Zeitpunkt der Beobachtung in der Biogeozänose vorhanden sind.[ ...]

Einer der vielversprechenden Ansätze zur Beurteilung des Zustands der natürlichen Umwelt ist die Kontrolle des biogenen Stoffkreislaufs und der Produktivität von Biota. Der Zustand der Biogeozänose, laut D.A. Krivolutsky und E.A. Fedorov (1984) charakterisieren objektiv solche Indikatoren wie den Vorrat an Nährstoffen, die den Pflanzen zur Verfügung stehen (Stickstoff, Phosphor); primäre und sekundäre Produktivität von Ökosystemen. Bei längerer Schadstoffbelastung auch in sehr geringen Konzentrationen möglich Umweltbelastung kann nach längerer Zeit erscheinen. Um diese Folgen vorherzusagen und rechtzeitig zu verhindern, kann man so empfindliche Indikatoren wie die Menge an Pollen und Samen, die Häufigkeit von Chromosomenstörungen in Meristemzellen, die fraktionelle Zusammensetzung von Pflanzengewebeproteinen verwenden.[ ...]

Wie bereits erwähnt, wird die Gesamtmenge eines Stoffes, die während der Photosynthese in einem bestimmten Zeitraum gebildet wird, als Bruttoprimärproduktion bezeichnet. Ein Teil der Primärproduktion wird von Pflanzen als Energiequelle genutzt. Die Differenz zwischen der Bruttoprimärproduktion und dem Anteil der von Pflanzen genutzten organischen Substanz wird als Nettoprimärproduktion bezeichnet und steht Organismen auf höheren trophischen Ebenen zum Verzehr zur Verfügung. Im Tisch. 17.1 zeigt Daten zur Produktivität der Nordsee. Der gesamte Gesamtfischfang enthält weniger als 0,1 % des Energiewerts in der Bruttoprimärproduktion. Diese auf den ersten Blick überraschende Tatsache erklärt sich aus dem großen Energieverlust auf jeder Ebene der Nahrungskette und der großen Anzahl von Trophieebenen zwischen der ersten Trophieebene und der Ebene, deren Produkte vom Menschen verwendet werden, in diesem Fall Fische . Das Verhältnis der Nettoprimärproduktion zum installierten Bestand wird als Erneuerungskonstante bezeichnet, die angibt, wie oft sich die Bevölkerung im Jahr ändert.[ ...]

Der Prozess der Photosynthese ist die Hauptquelle für das Auftreten aller organischen Substanzen in natürlichen Gewässern, ihre Reichweite und Konzentration. Phytoplankton zeichnet sich bekanntlich durch die höchste Produktivität aus, die zusammen mit den Wäldern den Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre bestimmt. Die Zerstörung von Phytoplankton (Detritus und seine Abbauprodukte) ist die erste und wichtigste Quelle organischer Substanz in natürlichen Gewässern. Daher ist es kein Zufall, dass in der allgemeinen Liste der zu bestimmenden Wasserindikatoren die Messung der Primärproduktion und -zerstörung und die mit dieser Messung verbundene Bestimmung der Anzahl von Bakterien- und Phytoplanktonzellen einen wichtigen Platz einnimmt. Es ist offensichtlich, dass das Ausmaß der Primärproduktion und -zerstörung weitgehend das Ausmaß der unabhängig bestimmten Konzentration von in Wasser gelöstem Sauerstoff bestimmt. Die zweite Quelle organischer Substanz in natürlichen Gewässern ist der Oberflächen- und Untergrundabfluss, der Abbauprodukte von Baumblättern und Pflanzenbedeckung enthält. Deutlich wird die Bedeutung dieser Quelle durch die farbstarken linksuferigen Nebenflüsse der Wolga, die durch Moore fließen, sowie durch den hohen Gehalt an organischen Stoffen in den Schmelzwässern von Hochwassern.[ ...]

Hervorzuheben ist, dass in Tabelle. Tabelle 5 zeigt verallgemeinerte Daten zu „langfristigen“ Energieübertragungen, d. h. für ein Jahr oder einen noch längeren Zeitraum. Während der produktivsten Zeit der Vegetationsperiode, besonders während langer Sommertage im Norden können mehr als 5 % des gesamten täglichen Solarenergieeintrags in einen Bruttoertrag und mehr als 50 % des Bruttoertrags in eine Nettoprimärproduktion pro Tag umgewandelt werden (Tabelle 6). Aber selbst unter den günstigsten Bedingungen kann eine so hohe Tagesproduktivität nicht das ganze Jahr über aufrechterhalten werden, und es ist unmöglich, auf großen landwirtschaftlichen Flächen so hohe Erträge zu erzielen (vergleichen Sie die Daten in Tabelle 6 mit den Zahlen in der letzten Spalte von Tabelle 11).[ ... ]

Unter Biomasse versteht man die übliche Anzahl von Organismen (nach Masse oder Volumen) pro 1 m3 bzw. pro 1 m2 Fläche. Die Menge an Biomasse, die in einer bestimmten Zeit gebildet wird, wird als Produktivität bezeichnet. In der Neuzeit wird die Primärproduktivität lebender Organismen durch die Photosynthese autotropher Pflanzen bestimmt. Aber alles ist an der Erhaltung und Umwandlung von Energieressourcen beteiligt, die von autotrophen Pflanzen geschaffen werden. lebende Materie Planeten. Die Gesamtmasse der lebenden Materie der Erde beträgt nach Berechnungen von V. I. Vernadsky Hunderte Milliarden Tonnen und umfasst 500.000 Pflanzenarten und etwa 2 Millionen Tierarten.[ ...]

In Misch- und Laubwäldern gibt es eine große Reserve an organischer Substanz, in der die lebende Biomasse etwa 45 % (90 % der Pflanzen) ausmacht. Wälder haben eine hohe Bodenfruchtbarkeit. Der Wert der Primärproduktivität von Phytomasse ist sehr bedeutend, Laubwälder sind in der Lage, das Sauerstoffregime effektiv aufrechtzuerhalten.[ ...]

Böden von Agrarökosystemen werden am stärksten degradiert. Der Grund für den instabilen Zustand von Agrarökosystemen liegt in ihrer vereinfachten Phytozönose, die keine optimale Selbstregulierung, Struktur- und Produktivitätskonstanz bietet. Und wenn in natürlichen Ökosystemen die biologische Produktivität durch die Wirkung natürlicher Naturgesetze sichergestellt wird, dann hängt der Ertrag der Primärproduktion (Ernte) in Agrarökosystemen vollständig von einem solchen subjektiven Faktor wie einer Person, dem Niveau ihres agronomischen Wissens, ihrer technischen Ausrüstung, sozioökonomische Bedingungen usw. und bleibt daher inkonsistent.[ ...]

Die wichtigsten Anforderungen an die Bohrlochkomplettierungsprozesse werden angegeben, die Technologie und Technik zum Öffnen, Fixieren und Testen der Entwicklung von Bohrlöchern werden skizziert. Die Eigenschaften von Bohr- und Zementschlämmen, Materialien und Chemikalien werden in Bezug auf die primäre und sekundäre Öffnung produktiver Formationen beschrieben. Hervorgehoben werden die Methoden der Stimulierung des Zuflusses und der Exploration von Bohrlöchern, Methoden zur Beeinflussung der Sohlenzone. Methoden zur Beurteilung der Qualität des Öffnens, Fixierens, Testens und Ausbaus von Brunnen werden skizziert. Besonderes Augenmerk wird auf die Erhaltung der Reservoireigenschaften von Produktionsobjekten gelegt.[ ...]

Die Eingabe des Systems ist der Fluss der Sonnenenergie. Der größte Teil davon wird als Wärme abgeführt. Ein Teil der effektiv von Pflanzen aufgenommenen Energie wird während der Photosynthese in die Energie chemischer Bindungen von Kohlenhydraten und anderen organischen Substanzen umgewandelt. Dies ist die Bruttoprimärproduktion des Ökosystems. Ein Teil der Energie geht bei der Pflanzenatmung verloren, ein Teil wird in anderen biochemischen Prozessen in der Pflanze verwendet und schließlich auch in Form von Wärme abgeführt. Der verbleibende Teil der neu gebildeten organischen Substanz bestimmt die Zunahme der pflanzlichen Biomasse – die Nettoprimärproduktivität des Ökosystems.[ ...]

In Milliarden von Jahren der Evolution hat sich die Natur am weitesten entwickelt effektive Wege Wiederherstellung des Le-Chatelier-Prinzips in kürzester Zeit. Die entscheidende Rolle dabei spielen Jungferngebiete mit unverzerrter Biota, die sich durch vollständige Schließung der Stoffkreisläufe und hohe Produktivität auszeichnen. Um die anthropogenen Störungen zu reduzieren und das Funktionieren des Le-Chatelier-Prinzips in der Biosphäre wiederherzustellen, ist es daher notwendig, die Ausweitung der Wirtschaftstätigkeit auf globaler Ebene zu stoppen und die Entwicklung von natürlichen Gebieten der Biosphäre zu stoppen, die es noch nicht gegeben hat durch die Zivilisation verzerrt, die zu wahren Quellen der Wiederherstellung der Biosphäre werden sollten. Die produktivsten Gemeinschaften auf den Kontinenten sind Wälder und Sümpfe, unter denen tropische Gemeinschaften die höchste Produktivität aufweisen. Die Produktivität dieser Gemeinschaften ist viermal höher als die Produktivität der entsprechenden Gemeinschaften gemäßigter Zonen. Daher vom Standpunkt der Effizienz der Störungskompensation Außenumgebung Nach dem Prinzip von Le Chatelier entspricht eine Flächeneinheit primärer tropischer Wälder und Sümpfe vier Flächeneinheiten, die von Wäldern und Sümpfen in der gemäßigten Zone besetzt sind. Der auf Lichtungen wachsende Sekundärwald hat eine etwa tausendmal schlechtere Schließung der Stoffkreisläufe und die Fähigkeit, Umweltstörungen auszugleichen als Urwälder und Sümpfe. Erst rund 300 Jahre nach der Abholzung endet der Wiederherstellungsprozess und der Wald kehrt in seinen ursprünglichen ungestörten Zustand zurück. Die periodische Abholzung, die nun durchschnittlich 50 Jahre später erfolgt, wenn wirtschaftlich nutzbares Holz gebildet wird, unterbricht den Prozess der Wiederherstellung des Primärwaldes mit einem geschlossenen Stoffkreislauf und der Fähigkeit, äußere Störungen zu kompensieren.[ ...]

Es gibt Berechnungen, die zeigen, dass 1 Hektar Wald jährlich durchschnittlich 2,1 109 kJ Sonnenenergie erhält. Wenn jedoch das gesamte im Jahr gespeicherte Pflanzenmaterial verbrannt wird, erhalten wir als Ergebnis nur 1,1 106 kJ, was weniger als 0,5% der erhaltenen Energie ist. Das bedeutet, dass die tatsächliche Produktivität der Photosynthese (grüne Pflanzen) oder Primärproduktivität 0,5 % nicht überschreitet. Die Sekundärproduktivität ist extrem gering: 90-99 % der Energie gehen während der Übertragung von jedem vorherigen Glied der Trophiekette zum nächsten verloren. Wenn die Pflanzen beispielsweise pro 1 m2 Bodenoberfläche eine Menge eines Stoffes erzeugen, der ungefähr 84 kJ pro Tag entspricht, beträgt die Produktion der Primärverbraucher 8,4 kJ und die Sekundärverbraucher nicht mehr als 0,8 kJ. Es gibt konkrete Berechnungen, dass für die Bildung von beispielsweise 1 kg Rindfleisch 70-90 kg frisches Gras benötigt werden.[ ...]

Sonnenenergie kann mit einem Wirkungsgrad nahe Eins in die Energie organischer Materie umgewandelt werden. Die beobachtete Effizienz der Photosynthese ist jedoch viel niedriger als dieser Wert. Der Grund für diese Situation erklärt sich aus der Tatsache, dass in natürlichen Ökosystemen die Effizienz der Photosynthese durch andere Faktoren begrenzt ist. Daher wird die Primärproduktivität im Ozean durch die Konzentrationen von Stickstoff und Phosphor begrenzt, die von Biota nicht erhöht werden können. An Land wird die Produktivität von Pflanzen durch Feuchtigkeit begrenzt, deren Reserven von Biota nur in gewissen Grenzen reguliert werden.[ ...]

Anscheinend ist die rationalste Art, die Population zu kontrollieren, die Territorialität der Tiere. Jedes Territorium gehört nur einem sich selbst reproduzierenden Individuum, das es vor allen Konkurrenten schützt (durch Tonsignale, durch Duftmarken usw.). Die Größe des Territoriums und ihre mögliche Korrelation mit der Primärproduktivität ist genetisch festgelegt.[ ...]

Der gesamte Energiefluss, der ein Ökosystem charakterisiert, besteht aus Sonnenstrahlung und langwelliger Wärmestrahlung, die von nahegelegenen Körpern empfangen wird. Beide Arten von Strahlung bestimmen die klimatischen Bedingungen der Umgebung (Temperatur, Wasserverdunstungsrate, Luftbewegung usw.), aber die Photosynthese, die die lebenden Bestandteile des Ökosystems mit Energie versorgt, verbraucht nur einen kleinen Teil der Energie von Sonnenstrahlung. Aufgrund dieser Energie entstehen die Haupt- oder Primärprodukte des Ökosystems. Daher ist die Primärproduktivität eines Ökosystems definiert als die Rate, mit der Strahlungsenergie von Produzenten im Prozess der Photosynthese verbraucht wird und sich in Form chemischer Bindungen organischer Substanzen ansammelt. Die Primärproduktivität P wird in Einheiten von Masse, Energie oder äquivalenten Einheiten pro Zeiteinheit ausgedrückt.[ ...]

Die Entwicklung der Schichtung verursacht im Allgemeinen einen Sauerstoffaustritt aus dem Hypolimnion, was zur Bildung von anaerobem Bodenwasser führen kann, das nicht oxidierbar ist. untere Sedimente. Unter solchen Bedingungen kann eine große Menge an organischem Material konserviert werden. Die Oberflächengewässer geschichteter Seen sind normalerweise an Phosphor und Stickstoff verarmt, da diese Elemente in das Gewebe von Planktonorganismen eingebaut werden, die unter der Thermokline absinken und sich ansammeln. Diese Entfernung von Nährstoffen aus Oberflächenwasser wirkt sich stark auf ihre Primärproduktivität aus. Die Primärproduktivität des Kivu-Sees, der eine gut definierte konstante Thermokline aufweist, beträgt nur ein Viertel der von Lake Edward oder Mobutu Sese Seko in Ostafrika, die ungefähr die gleiche Größe und chemische Ähnlichkeit aufweisen, aber weniger scharf geschichtet sind.

vom Ökosystem produziert. Unterscheiden: gesamte Primärproduktion(Bruttoproduktion) - die Gesamtmenge an organischer Substanz und Energie, die von allen Autotrophen des Ökosystems erfasst wird; rein primär Produkte(Nettoproduktion) - dasselbe, abzüglich der von Autotrophen für die Atmung verbrauchten Substanzen; Sekundärprodukte- die Menge an organischer Substanz, die von Verbrauchern produziert wird (Phytotrophe und Zootrophe); Netto-Sekundärprodukte- das gleiche, abzüglich der von den Verbrauchern zum Atmen verwendeten Stoffe; Produktbestand- die Menge an Biomasse, die von Organismen in der Gemeinschaft angesammelt wird. Aus wirtschaftlicher Sicht wird zwischen Gesamtprodukten in Form von wertvoller organischer Substanz, nützlichen Produkten und dem Vorrat an nützlichen Produkten unterschieden.

Ökologisch Enzyklopädisches Wörterbuch. - Chisinau: Hauptausgabe des Moldavischen Sowjetische Enzyklopädie . ich.ich Opa. 1989

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1) Nettoprimärproduktion des Ökosystems; 2) Zunahme der vom Menschen genutzten Phytomasse. Ökologisches Lexikon. Chisinau: Hauptausgabe der moldawischen sowjetischen Enzyklopädie. ich.ich Opa. 1989. Nettoproduktion der Biozönose ... Ökologisches Lexikon

- (brutto) das gleiche wie Biologische Produktion des Ökosystems. Ökologisches Lexikon, 2001 ... Ökologisches Lexikon

- (B.p.) die Fähigkeit von Organismen, im Laufe ihres Lebens organische Stoffe zu produzieren. BP gemessen an der Menge an organischem Material, die pro Zeiteinheit und Flächeneinheit entsteht (t/ha/Jahr, g/m2/Tag usw.). Unterscheiden… … Ökologisches Lexikon

Die Fähigkeit von Organismen, im Laufe ihres Lebens organische Stoffe zu produzieren. BP gemessen an der Menge an organischem Material, die pro Zeiteinheit und Flächeneinheit entsteht (t/ha/Jahr, g/m2/Tag usw.). Unterscheide zwischen Primär... Glossar der Geschäftsbegriffe

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- (UdSSR) Ökosysteme des ariden Kontinentalklimas, die von xerophilen schmalblättrigen Gräsern (Federgras, Hafer, Schwingel) dominiert werden. Subdominanten sind Staudenarten, und in den kontinentalsten Gebieten und seltenen niedrigen xerophilen Sträuchern ... ... Ökologisches Lexikon

KORALLENRIFFE Untergetauchte oder teilweise oberflächliche Kalkstrukturen, die hauptsächlich von den Skeletten kolonialer Korallenpolypen (siehe KORALLENPOLYPEN) in flachen Gebieten tropischer Meere gebildet werden. Innerhalb eines Ökosystems (siehe ... ... Enzyklopädisches Wörterbuch

Ökosystem, oder ökologisches System (von griech. οἶκος Behausung, Ort und σύστημα System) ein biologisches System bestehend aus einer Gemeinschaft lebender Organismen (Biozönose), ihrem Lebensraum (Biotop), einem System von Verbindungen, ... ... Wikipedia

Jedes Jahr erschöpfen die Menschen die Ressourcen des Planeten mehr und mehr. Es überrascht nicht, dass in letzter Zeit eine Einschätzung darüber, wie viele Ressourcen eine bestimmte Biozönose bereitstellen kann, von großer Bedeutung geworden ist. Heute ist die Produktivität des Ökosystems von entscheidender Bedeutung bei der Wahl einer Bewirtschaftungsmethode, da die Wirtschaftlichkeit der Arbeit direkt von der erzielbaren Produktionsmenge abhängt.

Hier sind die wichtigsten Fragen, mit denen Wissenschaftler heute konfrontiert sind:

• Wie viel Sonnenenergie steht zur Verfügung und wie viel wird von Pflanzen aufgenommen, wie wird diese gemessen?
• Welche haben die höchste Produktivität und welche liefern die meiste Primärproduktion?
• Wie hoch ist die Menge lokal und weltweit?
• Wie effizient wird Energie in Pflanzen umgewandelt?
• Was sind die Unterschiede zwischen Assimilationseffizienz, Nettoproduktion und ökologischer Effizienz?
• Wie sich Ökosysteme in Biomassemenge oder -volumen unterscheiden
• Wie viel Energie steht den Menschen zur Verfügung und wie viel verbrauchen wir?

Wir werden versuchen, sie im Rahmen dieses Artikels zumindest teilweise zu beantworten. Beschäftigen wir uns zunächst mit den Grundkonzepten. Die Produktivität eines Ökosystems ist also der Prozess der Akkumulation von organischem Material in einem bestimmten Volumen. Welche Organismen sind für diese Arbeit verantwortlich?

Autotrophe und Heterotrophe

Wir wissen, dass einige Organismen in der Lage sind, organische Moleküle aus anorganischen Vorläufern zu synthetisieren. Sie werden Autotrophe genannt, was „selbstfressend“ bedeutet. Tatsächlich hängt die Produktivität von Ökosystemen von ihren Aktivitäten ab. Autotrophe werden auch als Primärproduzenten bezeichnet. Organismen, die in der Lage sind, komplexe organische Moleküle aus einfachen anorganischen Substanzen (Wasser, CO2) herzustellen, gehören meistens zur Klasse der Pflanzen, aber einige Bakterien haben die gleiche Fähigkeit. Der Prozess, mit dem sie organische Stoffe synthetisieren, wird als photochemische Synthese bezeichnet. Wie der Name schon sagt, erfordert die Photosynthese das Vorhandensein von Sonnenlicht.

Wir müssen auch den Weg erwähnen, der als Chemosynthese bekannt ist. Einige Autotrophe, hauptsächlich spezialisierte Bakterien, können anorganische Nährstoffe in umwandeln organische Verbindungen ohne Zugang zum Sonnenlicht. Es gibt mehrere Gruppen in der Seefahrt und frisches Wasser, und sie sind besonders häufig in Umgebungen mit einem hohen Gehalt an Schwefelwasserstoff oder Schwefel. Wie Chlorophyll-tragende Pflanzen und andere Organismen, die zur photochemischen Synthese befähigt sind, sind chemosynthetische Organismen Autotrophe. Die Produktivität des Ökosystems ist jedoch eher die Aktivität der Vegetation, da sie für die Ansammlung von mehr als 90% der organischen Substanz verantwortlich ist. Die Chemosynthese spielt dabei eine ungleich geringere Rolle.

Inzwischen können viele Organismen die notwendige Energie nur durch den Verzehr anderer Organismen gewinnen. Sie werden Heterotrophe genannt. Dazu gehören im Prinzip alle Pflanzen (sie „fressen“ auch fertige organische Stoffe), Tiere, Mikroben, Pilze und Kleinstlebewesen. Heterotrophe werden auch "Konsumenten" genannt.

Die Rolle der Pflanzen

In der Regel bezieht sich das Wort "Produktivität" in diesem Fall auf die Fähigkeit von Pflanzen, eine bestimmte Menge an organischer Substanz zu speichern. Und das ist nicht verwunderlich, denn nur pflanzliche Organismen können anorganische Stoffe in organische umwandeln. Ohne sie wäre das Leben auf unserem Planeten unmöglich, und daher wird die Produktivität des Ökosystems von dieser Position aus betrachtet. Im Allgemeinen ist die Frage sehr einfach: Wie viel organische Substanz können Pflanzen also speichern?

Welche Biozönosen sind die produktivsten?

Seltsamerweise sind die vom Menschen geschaffenen Biozönosen bei weitem nicht die produktivsten. Dschungel, Sümpfe, Selva großer tropischer Flüsse sind ihnen in dieser Hinsicht weit voraus. Darüber hinaus neutralisieren diese Biozönosen eine große Menge an Giftstoffen, die dadurch wiederum in die Natur gelangen Menschliche Aktivität, und produzieren auch mehr als 70% des in der Atmosphäre unseres Planeten enthaltenen Sauerstoffs. In vielen Lehrbüchern heißt es übrigens immer noch, die Ozeane der Erde seien die ertragreichsten „Brotkörbe“. Seltsamerweise, aber diese Aussage ist sehr weit von der Wahrheit entfernt.

"Ozean-Paradoxon"

Wissen Sie, womit die biologische Produktivität der Ökosysteme der Meere und Ozeane verglichen wird? Mit Halbwüsten! Große Mengen an Biomasse erklären sich dadurch, dass Wasserflächen den größten Teil der Erdoberfläche einnehmen. So ist die immer wieder prognostizierte Nutzung der Meere als Hauptnährstoffquelle der gesamten Menschheit in den kommenden Jahren kaum möglich, da die wirtschaftliche Machbarkeit äußerst gering ist. Jedoch, geringe ProduktivitätÖkosysteme dieser Art schmälern in keiner Weise die Bedeutung der Ozeane für das Leben aller Lebewesen und müssen daher so sorgfältig wie möglich geschützt werden.

Moderne Umweltschützer sagen, dass die Möglichkeiten der landwirtschaftlichen Flächen noch lange nicht ausgeschöpft sind und wir in Zukunft reichere Ernten daraus ziehen können. Besondere Hoffnungen werden darauf gesetzt, dass sie aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften eine riesige Menge an wertvoller organischer Substanz produzieren können.

Grundlegende Informationen über die Produktivität biologischer Systeme

Im Allgemeinen wird die Produktivität eines Ökosystems durch die Photosyntheserate und die Akkumulation von organischem Material in einer bestimmten Biozönose bestimmt. Die Masse an organischer Substanz, die pro Zeiteinheit entsteht, nennt man Primärproduktion. Es kann auf zwei Arten ausgedrückt werden: entweder in Joule oder in der Trockenmasse von Pflanzen. Die Bruttoproduktion ist das Volumen, das von Pflanzenorganismen in einer bestimmten Zeiteinheit bei einer konstanten Rate des Photosyntheseprozesses erzeugt wird. Es sollte daran erinnert werden, dass ein Teil dieser Substanz für die lebenswichtige Aktivität der Pflanzen selbst verwendet wird. Die verbleibenden organischen Stoffe danach sind die Nettoprimärproduktivität des Ökosystems. Sie ist es, die Heterotrophe füttert, zu denen Sie und ich gehören.

Gibt es eine "Obergrenze" für die Primärproduktion?

Kurz gesagt, ja. Werfen wir einen kurzen Blick darauf, wie effizient der Prozess der Photosynthese im Prinzip ist. Denken Sie daran, dass die Intensität der Sonnenstrahlung, die die Erdoberfläche erreicht, stark vom Standort abhängt: Die maximale Energierückgabe ist charakteristisch für die äquatorialen Zonen. Sie nimmt exponentiell ab, wenn sie sich den Polen nähert. Etwa die Hälfte der Sonnenenergie wird von Eis, Schnee, Ozeanen oder Wüsten reflektiert und von Gasen in der Atmosphäre absorbiert. Beispielsweise absorbiert die Ozonschicht der Atmosphäre fast die gesamte ultraviolette Strahlung! Nur die Hälfte des Lichts, das auf die Blätter von Pflanzen trifft, wird für die Photosynthesereaktion verwendet. Die biologische Produktivität von Ökosystemen ist also das Ergebnis der Umwandlung eines unbedeutenden Teils der Sonnenenergie!

Was ist Sekundärproduktion?

Sekundärproduktion ist demnach die Zunahme von Verbrauchern (also Verbrauchern) für einen bestimmten Zeitraum. Natürlich hängt die Produktivität des Ökosystems in viel geringerem Maße von ihnen ab, aber es ist diese Biomasse, die die wichtigste Rolle im menschlichen Leben spielt. Es ist zu beachten, dass sekundäre organische Stoffe auf jeder Trophieebene separat berechnet werden. Daher werden die Arten der Ökosystemproduktivität in zwei Arten unterteilt: primäre und sekundäre.

Das Verhältnis von Primär- und Sekundärproduktion

Wie Sie sich vorstellen können, ist das Verhältnis von Biomasse zur gesamten Pflanzenmasse relativ gering. Selbst im Dschungel und in den Sümpfen übersteigt diese Zahl selten 6,5 %. Je mehr krautige Pflanzen in der Gesellschaft vorhanden sind, desto höher ist die Akkumulationsrate organischer Substanz und desto größer ist die Diskrepanz.

Über Geschwindigkeit und Umfang der Bildung organischer Substanzen

Im Allgemeinen hängt die Grenzbildungsrate von organischem Material primären Ursprungs vollständig vom Zustand des photosynthetischen Apparats der Pflanzen (PAR) ab. Der unter Laborbedingungen erreichte Maximalwert der Photosyntheseeffizienz beträgt 12 % des PAR-Wertes. Unter natürlichen Bedingungen gilt ein Wert von 5 % als extrem hoch und tritt praktisch nicht auf. Es wird angenommen, dass auf der Erde die Assimilation von Sonnenlicht 0,1% nicht überschreitet.

Verteilung der Primärproduktion

Es sollte beachtet werden, dass die Produktivität natürliches Ökosystem- Das Ding ist im Maßstab des gesamten Planeten extrem ungleichmäßig. Die Gesamtmasse aller organischen Materie, die jährlich auf der Erdoberfläche gebildet wird, beträgt etwa 150-200 Milliarden Tonnen. Erinnern Sie sich, was wir über die Produktivität der Ozeane oben gesagt haben? 2/3 dieser Substanz werden also an Land gebildet! Stellen Sie sich vor: gigantische, unglaubliche Mengen der Hydrosphäre bilden dreimal weniger organische Materie als ein winziger Teil des Landes, von dem ein großer Teil Wüste ist!

Mehr als 90 % der angesammelten organischen Substanz wird in der einen oder anderen Form als Nahrung für heterotrophe Organismen verwendet. Nur ein winziger Bruchteil der Sonnenenergie wird in Form von Bodenhumus (sowie Öl und Kohle, die heute noch entstehen) gespeichert. Auf dem Territorium unseres Landes variiert die Zunahme der biologischen Primärproduktion von 20 Zentnern pro Hektar (in der Nähe des Arktischen Ozeans) bis zu mehr als 200 Zentnern pro Hektar im Kaukasus. In Wüstengebieten übersteigt dieser Wert 20 c/ha nicht.

Im Prinzip ist die Intensität der Produktion auf den fünf warmen Kontinenten unserer Erde praktisch gleich, fast: In Südamerika sammelt die Vegetation eineinhalb Mal mehr Trockenmasse an, was auf hervorragende Ergebnisse zurückzuführen ist Klimabedingungen. Dort ist die Produktivität natürlicher und künstlicher Ökosysteme maximal.

Was ernährt die Menschen?

Auf der Oberfläche unseres Planeten sind etwa 1,4 Milliarden Hektar mit Kulturpflanzen bepflanzt, die uns Nahrung liefern. Das sind etwa 10 % aller Ökosysteme auf dem Planeten. Seltsamerweise geht aber nur die Hälfte der resultierenden Produkte direkt in die menschliche Ernährung. Alles andere wird als Tiernahrung verwendet und kommt dem Bedarf zugute industrielle Produktion(nicht im Zusammenhang mit der Lebensmittelproduktion). Wissenschaftler schlagen seit langem Alarm: Die Produktivität und Biomasse der Ökosysteme unseres Planeten kann nicht mehr als 50 % des Proteinbedarfs der Menschheit decken. Einfach ausgedrückt, die Hälfte der Weltbevölkerung lebt unter chronischem Eiweißmangel.

Biozönosen-Rekordhalter

Wie wir bereits gesagt haben, zeichnen sich äquatoriale Wälder durch die höchste Produktivität aus. Denken Sie nur einmal darüber nach: Auf einen Hektar einer solchen Biozönose können mehr als 500 Tonnen Trockenmasse fallen! Und das ist weit von der Grenze entfernt. In Brasilien zum Beispiel produziert ein Hektar Wald 1200 bis 1500 Tonnen (!) organisches Material pro Jahr! Denken Sie nur: Auf einen Quadratmeter kommen bis zu zwei Zentner organische Substanz! In der Tundra auf derselben Fläche werden nicht mehr als 12 Tonnen gebildet, und in den Wäldern des Mittelgürtels - innerhalb von 400 Tonnen.Landwirtschaftliche Unternehmen in diesen Teilen nutzen dies aktiv: die Produktivität eines künstlichen Ökosystems in Form eines Zuckerrohrs Feld, das bis zu 80 Tonnen Trockenmasse pro Hektar ansammeln kann, kann nirgendwo sonst physisch solche Erträge erbringen. Die Buchten von Orinoco und Mississippi sowie einige Gebiete des Tschad unterscheiden sich jedoch kaum von ihnen. Hier geben Ökosysteme ein Jahr lang bis zu 300 Tonnen Materie pro Hektar ab!

Ergebnisse

Daher sollte die Bewertung der Produktivität genau auf Basis des Ausgangsstoffes erfolgen. Tatsache ist, dass die Sekundärproduktion nicht mehr als 10% dieses Wertes ausmacht, ihr Wert stark schwankt und daher Detaillierte Analyse dieser Indikator ist einfach unmöglich.

Autotrophe Ökosysteme können mit einem Industrieunternehmen verglichen werden, das verschiedene organische Substanzen produziert. Unter Verwendung von Sonnenenergie, Kohlendioxid und mineralischen Nährstoffen produzieren Ökosysteme biologische Produkte - Holz, Blattmasse von Pflanzen, Früchte, tierische Biomasse. Die Produktivität eines Ökosystems, gemessen an der Menge an organischer Substanz, die pro Zeiteinheit pro Flächeneinheit entsteht, wird als Produktivität bezeichnet biologische Produktivität. Produktivitätseinheiten: g/m 2 pro Tag, kg/m 2 pro Jahr, t/km 2 pro Jahr.

Auf Abb. die Struktur der biologischen Produktion des Ökosystems wird gezeigt.

Reis. Die Struktur der biologischen Produkte des Ökosystems

Es gibt verschiedene Produktionsstufen, auf denen primäre Sekundärprodukte entstehen. Als organische Masse wird die vom Produzenten pro Zeiteinheit geschaffene organische Masse bezeichnet Primärprodukte, und die Zunahme pro Zeiteinheit der Masse der Verbraucher - Sekundärprodukte.

Die Primärproduktion wird sozusagen in zwei Ebenen unterteilt, die Brutto- und die Nettoproduktion. Die Bruttoprimärproduktion ist die Gesamtmasse an organischem Bruttomaterial, die von einer Pflanze pro Zeiteinheit bei einer bestimmten Photosyntheserate erzeugt wird, einschließlich der Atmungskosten.

Pflanzen geben 40 bis 70% der Bruttoleistung für das Atmen aus. Planktonalgen verbrauchen am wenigsten – etwa 40 % der gesamten verbrauchten Energie. Der Teil der Bruttoleistung, der nicht „zum Atmen“ ausgegeben wird, wird genannt Nettoprimärproduktion: Es repräsentiert den Wert des Pflanzenwachstums und dieses Produkt wird von Verbrauchern und Zersetzern konsumiert.

Die Sekundärproduktion wird nicht mehr in Brutto und Netto getrennt, da Verbraucher und Zersetzer, d.h. Alle Heterotrophen erhöhen ihre Masse aufgrund der Primärproduktion, d.h. Verwendung zuvor erstellter Produkte.

Während des Energieübergangs von einer trophischen Ebene zur anderen (von Pflanzen zu Phytophagen, von Phytophagen zu Prädatoren erster Ordnung, von Prädatoren erster Ordnung zu Prädatoren zweiter Ordnung) gehen etwa 90 % der Energie durch Exkremente und Atemkosten verloren. Außerdem fressen Phytophagen nur etwa 10 % der pflanzlichen Biomasse, der Rest ergänzt den Vorrat an Detritus und wird dann von Zersetzern zerstört. Daher ist die sekundäre biologische Produktion 20-50 Mal geringer als die primäre.

Ökosysteme werden nach ihrer Produktivität in vier Klassen eingeteilt.

1. Ökosysteme mit sehr hoher biologischer Produktivität – über 2 kg/m 2 pro Jahr. Dazu gehören Schilfdickichte in den Deltas von Wolga, Don und Ural. In Bezug auf die Produktivität stehen sie den Ökosystemen von Tropenwäldern und Korallenriffen nahe.

2. Ökosysteme mit hoher biologischer Produktivität - 1 - 2 kg / m 2 pro Jahr. Dies sind Linden-Eichen-Wälder, Küstendickichte aus Rohrkolben oder Schilf am See, Maiskulturen und mehrjährige Gräser mit Bewässerung und Düngung mit hohen Dosen von Mineraldünger.

3. Ökosysteme mit mäßiger biologischer Produktivität - 0,25 - 1 kg / m 2 pro Jahr. Viele Feldfrüchte, Kiefern- und Birkenwälder, Heuwiesen und Steppen, mit Wasserpflanzen bewachsene Seen und „Meereswiesen“ von Algen im Japanischen Meer haben eine solche Produktivität.

4. Ökosysteme mit geringer biologischer Produktivität – weniger als 0,25 kg/m 2 pro Jahr. Dies sind die arktischen Wüsten der Inseln des Arktischen Ozeans, Tundra, Wüsten, Halbwüsten des Kaspischen Meeres, Steppenweiden, die von Rindern mit niedrigem und spärlichem Gras niedergetrampelt wurden, Bergsteppen. Die gleiche geringe Produktivität findet sich in den meisten marinen Ökosystemen.

Die durchschnittliche Produktivität der Ökosysteme der Erde überschreitet 0,3 kg / m 2 pro Jahr nicht, da der Planet von wenig produktiven Ökosystemen der Wüsten und Ozeane dominiert wird.

Die biologische Produktivität eines Ökosystems unterscheidet sich von Biomassevorrat. Einige Organismen im Ökosystem leben viele Jahre (Bäume, große Tiere), und ihre Biomasse wird von Jahr zu Jahr als eine Art Kapital weitergegeben.

Auf Abb. Dargestellt ist das Verhältnis von Biomassevorrat und biologischer Produktivität in einigen Ökosystemen.

Reis. Verhältnis von Biomassevorrat und biologischer Produktivität in einigen Ökosystemen

Die Biomasse des Waldes ist aufgrund der mehrjährigen Baumteile - Stämme, Äste, Wurzeln - hoch. Daher ist der jährliche Zuwachs an biologischen Produkten – neue Blätter, junge Zweige und Wurzeln, der nächste Jahresring und Grasbewuchs – 30- bis 50-mal geringer als die Biomassereserve. Auf der Wiese ist die Biomassereserve viel geringer und wird hauptsächlich von Wurzeln gebildet, die mehrere Jahre im Boden leben, und Pflanzenrhizomen. Es ist nur 3-5 mal mehr als die biologische Produktivität. Auf den Feldern sind biologische Produktivität und Biomassevorrat nahezu gleich, da die Ernte der oberirdischen Pflanzenteile (und unterirdisch, wenn es sich um Hackfrüchte handelt) geerntet und die Ernterückstände von Roggen oder Weizen in den Boden gepflügt werden, wo sie verfaulen bis zum frühjahr. Sowohl im Wiesensystem als auch im Ackerökosystem wird die Lebensdauer zahlreicher wirbelloser Bodentiere in Wochen und Monaten gemessen. Ihre biologische Produktivität ist entweder gleich dem Biomassevorrat oder höher. Algen und kleine Wirbellose in Gewässern leben mehrere Tage oder Wochen und geben daher im Sommer mehrere Generationen. Die Biomasse von Organismen in einem See oder Teich ist zu jedem Zeitpunkt geringer als ihre biologische Produktion während der Vegetationsperiode.

In einigen aquatischen Ökosystemen kann aufgrund der Tatsache, dass Fische mehrere Jahre leben und die Lebensdauer von Phytoplanktonorganismen kurz ist, der Bestand an tierischer Biomasse höher sein als der Bestand an pflanzlicher Biomasse. Ein Überschuss an tierischer Biomasse gegenüber pflanzlicher Biomasse in marinen Ökosystemen (ausgenommen „Algenwiesen“) ist die Regel.

Alle lebenden Bestandteile des Ökosystems – Erzeuger, Verbraucher und Zersetzer – bilden ein Gemeingut Biomasse("Lebendgewicht") der Gemeinschaft als Ganzes oder ihrer einzelnen Teile, bestimmter Gruppen von Organismen. Biomasse wird normalerweise in Nass- und Trockengewicht ausgedrückt, kann aber auch in Energieeinheiten ausgedrückt werden – in Kalorien, Joule usw., was es ermöglicht, das Verhältnis zwischen der Menge an zugeführter Energie und beispielsweise der durchschnittlichen Biomasse aufzudecken .

Nicht die gesamte Energie wird für die Bildung von Biomasse aufgewendet, aber die eingesetzte Energie dient der Primärproduktion und kann in verschiedenen Ökosystemen unterschiedlich eingesetzt werden. Wenn die Geschwindigkeit des Abbaus durch die Verbraucher hinter der Geschwindigkeit des Pflanzenwachstums zurückbleibt, führt dies zu einer allmählichen Zunahme der Biomasse der Produzenten und einem Überschuss an toter organischer Substanz. Letzteres führt zur Torfbildung von Sümpfen, zur Überwucherung von Flachwasserkörpern, zur Schaffung eines großen Vorrats an Einstreu in Taigawäldern und so weiter.

In stabilen Gemeinschaften wird fast die gesamte Produktion in Nahrungsnetze verbracht, und die Biomasse bleibt konstant.